Информационно-измерительная система для диагностирования электроприводной арматуры атомных станций на основе вейвлет-преобразования
Диссертация
Для определения технического состояния ЭПА в настоящее время используются виброакустический анализ, анализ электрической мощности и токового сигнала. Методы диагностирования ЭПА по токовому сигналу, регистрируемому с обмоток электродвигателя привода, получили более широкое распространение ввиду их мобильности и оперативности получения результатов обследования. Кроме того, при использовании данных… Читать ещё >
Содержание
- 1. МЕТОДЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ АРМАТУРЫ
- 1. 1. Электроприводная арматура как объект диагностирования
- 1. 2. Техническое обслуживание и ремонт электроприводной арматуры
- 1. 3. Информационно-измерительные системы для определения технического состояния электроприводного оборудования энергоблоков АЭС
- 1. 4. Методы диагностирования электроприводной арматуры
- 1. 4. Л Методы виброакустической диагностики
- 1. 4. 2. Методы, основанные на анализе активной мощности
- 1. 4. 3. Методы, основанные на анализе токового сигнала
- 1. 4. 4. Измеренные и расчетные диагностические параметры
- 1. 4. 5. Поля допусков на диагностические параметры
- 1. 4. 6. Анализ спектра токового сигнала
- 1. 4. 7. Достоинства и недостатки методов диагностирования с использованием токового сигнала. Jy
- 1. 5. Цели и задачи работы
- 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ АРМАТУРЫ
- 2. 1. Фильтрация токового сигнала
- 2. 2. Метод построения огибающей токового сигнала с использованием «двух скользящих средних».J
- 2. 3. Метод анализа частотных составляющих токового сигнала с использованием непрерывного вейвлет-преобразования
- 2. 4. Диагностическое обследование ЭПА с использованием предлагаемых методов
- Выводы по второй главе
- 3. АНАЛИЗ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
- 3. 1. Метрологические характеристики информационно-измерительной системы диагностирования ЭПА
- 3. 2. Использование непрерывного вейвлет-преобразования в цифровой информационно-измерительной системе диагностирования ЭПА
- Выводы по третьей главе
- 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ В ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
- 4. 1. Испытательная установка и её технические характеристики
- 4. 2. Проведение экспериментов на испытательном стенде и анализ полученных результатов
- Выводы по четвертой главе
- 5. ИНФОРМАЦИОННО — ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ АРМАТУРЫ
- 5. 1. Информационно — измерительная система технической диагностики электроприводной арматуры
- 5. 2. Технические характеристики ЭПА, выбранной для проверки эффективности результатов диагностирования
- 5. 3. Диагностирование ЭПА с использованием ранее известных и предлагаемых в диссертационной работе методов. Ш
- 5. 4. Сравнительный анализ существующих и предлагаемых методов диагностирования электроприводной арматуры
- Выводы по пятой главе
- ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Список литературы
- Авраменко A.A., Камынин П. А. Вибрационная диагностика выкрашивания в зубчатых передачах // Динамика станков: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. — Куйбышев: Куйбыш. политехнический институт, 1980. —С. 11−12.
- Адаменков А.К., Веселова И. Н. Диагностика технического состояния электроприводной арматуры //"Электрические станции". № 2. 2007. С. 53−56.
- Адаменков К.А. Методы шумовой диагностики оборудования первого контура Нововоронежской АЭС. Вопр. атомной науки и техники. Физика и техника ядерных реакторов, 1981, № 6 (19), с. 73−76, 3 ил. -библиогр.: 3 назв. — 167 с.
- Акимова H.A., Котеленец Н. Ф., Сентюрихин Н. И. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования — М.: ACA-DEMA, 2004. — 296 с.
- Алексеев, К. А. Обработка сигналов и изображенийWavelet
- Та/~"*-«а'т'тхтто/-"тгтхе» т ттттгК’гтххтт-'а Г^тт^хсгтлг^ттттчй Г>?"Г"Л7Гл! TTRThttp://matlab.exponenta.ru/wavelet/book7/
- Аркадов Г. В., Павелко В. И., Усанов А. И. Виброшумовая диагностика ВВЭР — М.: Энергоатомиздат, 2004. 344 с.
- Аркадов Г. В., Павелко В. И., Финкель Б. М. Системы диагностирования ВВЭР — М.: Энергоатомиздат, 2010. — 391 с.
- Астафьев Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физ. наук. — М., 1996. Т. 166, № 11. С. 1145−1170.
- П.Балицкий Ф. Я., Иванова М. А., Соколова А. Г., Хомяков Е. И. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов. — М.: Наука, 1984. — 120 с.
- Барков, А Современные возможности вибродиагностики машин и оборудования. Контроль. Диагностика. — М., октябрь 2007.
- Барков A.B. Диагностика и прогнозирование технического состояния подшипников качения по сигналу вибрации. — М.: Судостроение, 1985, № 3, —С. 21−23.
- Барков A.B., Баркова H.A., Азовцев А. Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации — СПб.: Изд. Центр СПбМТУ, 2000. — 170 с.
- Баркова H.A. Оптимизация методов диагностики подшипников качения по высокочастотной вибрации // Сб. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 15.— СПб., 2001. — С. 21−23.
- Биргер И. А. Основы технической диагностики / И. А. Биргер — М.: Машиносроение, 1978. —240 с.
- Веселова И.Н. Метод диагностирования электроприводной арматуры атомных и тепловых станций: дис.. канд. тех. наук: 05.04.11 / Ирина Николаевна Веселова. М, 2007. — 143с.
- Воробьев В.И., Грибунин В. Г. Теория и практика вейвлет преобразования — ВУС, 1999. — 204 с.
- Генкин М.Д. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов — М.: Наука, 1984. — 112 с.
- Генкин М.Д., Балицкий Ф. Я., Бобровницкий Ю. И. и др. Вопросы акустической диагностики. В кн.: Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций — М.: Наука, 1975. — С. 67−91.
- Гиттис Э.И., Пискулов Е. А. Аналого-цифровые преобразователи — М.: Энергоиздат, 1981. —360 с.
- ГОСТ 27.003−90. Надёжность в технике. Состав и общие правила задания требований по надёжности: Введ. 01.01.91. М., 1990. 21 с.
- ГОСТ Р 52 720−2007. Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения: Введ. 01.01.2008. М., 2007. 13 с.
- ГОСТ Р ИСО 17 359−2009. Контроль состояния и диагностика машин. Общее руководство по организации контроля состояния и диагностирования: Введ. 01.01.2011. М., 2009. 30 с.
- Гуревич Д.Ф., Ширяев В. В., Пайкин И. Х. Арматура атомных электростанций — М.: Энергоиздат, 1982. —312 с.
- Дискретное вейвлет-преобразование Электронный ресурс. — URL: http://ш.wikipedia.org/wiki/Диcкpeтнoeвeйвлeт-пpeoбpaзoвaниe
- Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. / Пер. с англ. — Ижевск:
- НИЦ регулярная и хаотическая динамика, 2001. — 464 с.
- Дремин И.М., Иванов О. В., Нечетайло В. А. Вейвлеты и их использование — Том 171, № 5 — М., 2001. — 37 с.
- Дремин И.М., Иванов О. В., Нечетайло В. А. Вейвлеты и их использование. — т. 171, № 5 — М.: Успехи физических наук, 2001. — с. 465−561
- Ефимов В.М. Квантование по времени при измерении и контроле — М.: Энергия, 1969. — 89 с.
- Китаев В.Е., Ю.М. Корхов, Свирин В. К. Электрические машины. Ч. II. Машины переменного тока: Учеб. Пособие для техникумов /Под ред. В. Е. Китаева. —М.: Высш. Школа, 1978. — 184 с.
- Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х тт. Т. 2. — М.: Мир, 1983. — 312, 257 с.
- Методика изменения периодичности технического обслуживания и ремонта арматуры 3 и 4 классов безопасности Балаковской АЭС. MJI, 2,3,4. ОППР/91/ОО. —М., 1991. —167 с.
- Методика контроля и диагностики электроприводной арматуры АЭС. Концерн «Росэнергоатом». — М., 2002. — 143 с.
- МТ 1.2.3.02.999.0085−2010. Методика диагностирования трубопроводной электроприводной арматуры — М., 2010. — 239 с.
- Научно-производственный комплекс «Крона» Электронный ресурс. URL: http://npk-krona.ru.
- Новиков Л.В. Спектральный анализ сигналов в базисе вейвлетов:
- Научное приборостроение, том 10, № 3 / Л.В. Новиков— СПб.: Институт аналитического приборостроения РАН, 2000. — С. 57−64.
- Новиков. Л. В. Основы вейвлет-анализа сигналов. Учебное пособие — СПб.: Изд-во ООО «МОДУС+», 1999. — 152 с.
- НП 068−05. Трубопроводная арматура для атомных станций. Общие технические требования: Введ. 05.07.2006. М., 2005. — 76 с.
- НП-001−97. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88/97) — М., 1997. — 48 с.
- НП-011−99. Требования к обеспечению качества для АС— М., 1999. — 102 с.
- Ождихин Г. М., Попов О. Б. Компактное представление звукового сигнала с использованием адаптивной фильтрации / Материалы Международной научно-технической конференции, ЮТЕИМАТЮ 2011, часть 3// — М.:МИРЭА, 2011. —С. 149−151.
- Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. — Изд. 2-е, испр. — М.: «Техносфера», 2007. — 856 с.
- ОСТ 26−07−818−80. Арматура трубопроводная. Методика определения показателей надёжности по результатам испытаний на надёжность. — М., 1980. — 65 с.
- Пензтяжпромарматура. Каталог. «Трубопроводная арматура для атомной энергетики». — Пенза, 2002. — 33 с.
- Петухов А.П. Введение в теорию базисов всплесков: Учебное пособие — СПб.: СПбГТУ, 1999. — 132 с.
- Петухов В. Соколов В. Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока // Новости электротехники. — № 1,2005 — 71 с.
- ПНАЭГ-01−011−97. «Общие положения обеспечения безопасностиатомных станций» (ОПБ-88/97). — М., 1997. — 44 с.
- ПНАЭГ-7−008−89. «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок». — М., 1999. —56 с.
- Прыгунов А.И. Анализ формы: новый метод исследования сигналов Электронный ресурс. —!ЖЬ: http://www.vibration.ru/wavelet2.shtml
- Рабинович С.Г. Погрешности измерений — Л.: Энергия, 1978. —197 с.
- РД 95.028.003−92. Система технического обслуживания и ремонта АС. Техническое обслуживание оборудования и систем. Основные положения: Введ. 05.07.1993. М., 1992. 134 с.
- РД ЭО 0069−97. Правила организации технического обслуживания и ремонта систем и оборудования атомных станций: Введ. 01.10.1997. М., 1997. 167 с.
- РД ЭО 0086−97. Система технического обслуживания и ремонта оборудования атомных станций. Технологическая документация на ремонт. Виды и комплектность. Правила построения, изложения и оформления: Введ. 01.10.1997. М., 1997. 114 с.
- РД ЭО 0318−01. Метрологическое обеспечение неразрушающего контроля и диагностики на атомных станциях. Основные положения: Введ. 02.03.2002. М., 2001. 69 с.
- РД ЭО 0348−02. Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций (ОПЭ АС): Введ. 05.10.2002. М, 2002. 135 с.
- РД ЭО 0420−02.Типовое положение о диагностическом подразделении на АЭС: Введ. 01.02.2003. М., 2002. 89 с.
- РД ЭО 1.1.2.01.0190−2010. Положение по оценке технического состояния и остаточного ресурса трубопроводной арматуры энергоблоковатомных станций. Введ. 01.06.2011. М., 2011. 19 с.
- РД ЭО 1.1.2.01.0769−2008. Организация ремонта оборудования атомных станций по техническому состоянию— М., 2002. — 69 с.
- РД ЭО-0648−2005. Положение о техническом диагностировании электроприводной промышленной арматуры на энергоблоках атомных станций концерна «Росэнергоатом»: Введ. 01.01.1996. М., 2002. 67 с.
- Розенберг Г. Ш. Вибродиагностика: Моногр. /Г.Ш. Розенберг, Е. З. Мадорский, Е. С. Голуб и др.- Под ред. Г. Ш. Розенберга. СПб.: ПЭИПК, 2003. — 284 с.
- Русов В.А. Спектральная вибродиагностика — Пермь, 1996. —176 с.
- Волгодонской АЭС. / Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. — 58 с.
- Сипайлов Г. А., Кононенко Е. В., Хорьков К. А. Электрические машины (специальный курс). Высшая школа — М., 1987. — 287 с.
- Сиротин Д. В. Информационно-измерительная система для диагностики электроприводной арматуры АЭС: дис. канд. тех. наук: 05.11.16:защищена 14.12.06 / Сиротин Дмитрий Викторович. — Волгоград, 2006. — 127 с.
- Сиротин Д.В. Использование параметров токового сигнала электродвигателя для оценки технического состояния электромеханического оборудования // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2006 г. С.57−62.
- Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB — М.: ДМК Пресс, 2005. — 304 с.
- Таран В.П. Диагностирование электрооборудования— К.: Техшка, 1983. —200 с.
- Техническое решение № 5−14/24 TP от 01.10.2001 о применении положений новой редакции нормативного документа «Арматура для оборудования и трубопроводов АЭС. Общие технические требования». — М., 2001. —25 с.
- Цветков Э. И. Алгоритмические основы измерений / Э. И. Цветков — СПб.: Энергоатомиздат, 1992. — 256 с.
- Цветков Э.И. Расчетное оценивание характеристик погрешностей — СПб., 2002. —345 с.
- Цветков Э.И. Основы математической метрологии— СПб.: Политехника, 2005. — 510 е.: ил.
- Чистяков А.Б., Парфёнов Б. М., Свешников В. К. Приводы и их элементы: Каталог справочник — М.: Машиностроение, 1995. — 230 с.
- Чуй К. Введение в вэйвлеты — М.: Мир, 2001. — 235 с.
- Altug, S. Fuzzy Inference Systems Implemented on Neural Architectures for Motor Fault Detection and Diagnosis / S. Altug, C. Mo-Yuen, H. Joel Trussell: IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 46. —№ 6 1999. —22 c.
- Bayir R., Kohonen Network based fault diagnosis and condition monitoring of serial wound starter motors / R. Bayir, O. F. Bay: IJSIT Lecture Note of International Conferense on Intelligent Knowledge Systems, Vol. 1, — № 1, 2004. — 45 c.
- Carmona R., Hwang W-L., Torresani B. Practical Time-Frequency — San Diego: Academic Press, 1998. — 69 c.
- Daubechies I. The wavelet transform, time-frequency localization and signal analysis. — IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 36, 1990, pp. 961−1005
- Holschneider M. Wavelets: an Analysis Tool. — Oxford: Clarendon Press, 1995. —345 c.
- Marques Cardoso, A.J. Inter-Turn Stator Winding Fault Diagnosis in Three-Phase Induction Motors, by Park’s Vector Approach / A.J. Marques Cardoso, S.M.A. Cruz, D.S.B. Fonseca: IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol. 14. — № 3, 1999. —23 c.
- Masuda A. Accurate Computation of Forward/Inverse Continuous Wavelet Transform — Kyoto Institute of Technology: Memoirs of the Faculty of Engineering and Design, 2002. — C. 9−19
- Sweldens. W. The Lifting Scheme: A new Philosophy in Biorthogonal Wavelet Constructions. In Wavelet Applications in Signal and Image Processing III. — Proc. SPIE 2569, 1995, pp. 68−79.
- Sweldens. W. The Lifting Scheme: A Construction of Second Generation — SIAM J. Math. Anal, vol. 29 (1997), №. 2. — pp. 511−546.
- Thomson W. T. and Penrose K. «Industrial application of current signature analysis to diagnose faults in 3-phase squirrel cage induction motors,» in Proceedings of the Annual Pulp and Paper Industry Technical Conference, pp. 205 211,2000.
- Перечень возможных дефектов ЭПА и соответствующих им отклонений диагностических параметров 93.
- Наименование неисправности Возможные отклонения диагностических параметров Некоторые сопутствующие отклонения в спектре токового сигнала1 2 31. Электродвигатель
- Повреждения (дефекты) обмотки Несимметричность рабочего тока и напряжения в фазах (перекос фаз) более 10% Рост амплитуды частотной составляющей 2^ = 100Гц выше 40дБ
- Биение вала ЭД Плавность рабочего хода ниже нормы Появление в спектре частотной составляющей, близкой по значению к частоте вращения выходного вала ЭД f в/в. Множественная однотональная модуляция Г эд и £эп
- КЗ в обмотках статора ЭД Плавность рабочего хода в одной из фаз отличается от плавности в двух других фазах более чем на 10% Появление в спектре этой же фазы однотональной модуляции основных частот ЭД и редуктора ЭП
- Нет зацепления ЭД и ЭП Отсутствует перемещение запорного органа нет сигнала1. Редуктор электропривода
- Биение выходного вала То и Тз больше нормативного (в зависимости от степени развития дефекта). Плавность рабочего хода ниже нормы (< 75% одинаково во всех трех фазах) Множественная однотональная модуляция Гэп в районе «несущей» частоты & = 50 Гц1 2 3
- Трещины, задиры, царапины, корро-зионные повреж-дения, износ поверхности штока в зоне сальникового узла (тугой ход) Нарушена плавность рабочего хода. Отклонения формы огибающей на рабочем ходе (скачки) Появление горба «белого шума» в районе fэп, fэд, &-у
- Отрыв запорного органа Форма сигнала в зоне срыва при открытии отличается от характерной для данного типоразмера арматуры. Отсутствует момент срыва при открытии. Отсутствует момент затяга при закрытии1 2 31. Сильфонный узел
- Потеря Тоз>нормы. Рост амплитуды 5эд выше 40дБ. эластичности ДТ>нормы. Появление горба (горбов) «белого шума» всильфонных Расхождение Рро и Ррз на районе Гэп, £эд, fxyгофр. рабочем ходе.
- Повышенная нагрузка на ЭД.1. Биение выходного вала ЭП1. Примечания: 1. ЭП электропривод- 1. ЭД электродвигатель- 30 запорный орган-
- То время открытия арматуры,
- Тз время закрытия арматуры-
- АТ разность времени открытия и закрытия-
- Уоз плавность рабочего хода при выполнении операций «открытие» и «закрытие"-1ро, 1рз рабочий ток при выполнении операций «открытие» и «закрытие" — 1по, 1пз пусковой ток при выполнении операций «открытие» и «закрытие" — 1с ток срыва 30- 1з ток затяга 30-
- А амплитуда частотной составляющей спектра-йн несушая частота-
- Теоретические значения частот вращения элементов испытательной установки (частота вращения электродвигателя 1450об/мин)