RU2765336C1 - Method for monitoring the technical condition of mechanisms - Google Patents
Method for monitoring the technical condition of mechanisms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765336C1 RU2765336C1 RU2021107352A RU2021107352A RU2765336C1 RU 2765336 C1 RU2765336 C1 RU 2765336C1 RU 2021107352 A RU2021107352 A RU 2021107352A RU 2021107352 A RU2021107352 A RU 2021107352A RU 2765336 C1 RU2765336 C1 RU 2765336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- mark
- image
- sequence
- sample
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
Abstract
Description
Изобретение относится к области технического контроля механизмов и машин и может использоваться для бесконтактного контроля технического состояния механизмов, как отдельно функционирующих, так и входящих в состав более сложного оборудования, как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации этого оборудования, при отсутствии эталонного оборудования, то есть в условиях априорной неопределенности относительно предельно допускаемых значений параметров вибрации оборудования, непосредственно во время работы оборудования без его остановки и разборки.The invention relates to the field of technical control of mechanisms and machines and can be used for non-contact monitoring of the technical condition of mechanisms, both separately functioning and included in more complex equipment, both in production conditions and in the operating conditions of this equipment, in the absence of reference equipment, that is, under conditions of a priori uncertainty regarding the maximum permissible values of the vibration parameters of the equipment, directly during the operation of the equipment without stopping and disassembling it.
Известен способ вибродиагностики зарождающихся дефектов механизмов [1]. Этот способ основан на измерении вибрационных ускорений, их полосовой фильтрации, детектировании и определении энергетического спектра. Энергетические спектры огибающих вибрационных ускорений усредняют, выделяют в них существенные локальные максимумы, запоминают их местоположение на оси частот и амплитудные значения этих максимумов на этапе обучения для исправного состояния механизма и при возникновении в нем различных дефектов строят разные эталоны местоположения на оси частот и амплитудных значений существенных максимумов в виде многомерных плотностей вероятности, а на этапе вибродиагностирования выполняют сравнение выделенных в усредненном энергетическом спектре местоположения на оси частот амплитудных значений существенных максимумов с эталонами исправного состояния механизма и состояний механизма при возникновении различных зарождающихся дефектов с помощью оптимального решающего правила, например, критерия Байеса.A known method of vibrodiagnostics of emerging defects in mechanisms [1]. This method is based on the measurement of vibrational accelerations, their bandpass filtering, detection and determination of the energy spectrum. The energy spectra of the vibrational acceleration envelopes are averaged, significant local maxima are identified in them, their location on the frequency axis and the amplitude values of these maxima are memorized at the training stage for the good condition of the mechanism and, if various defects occur in it, different location standards are built on the frequency axis and amplitude values of significant maxima in the form of multidimensional probability densities, and at the stage of vibration diagnostics, the locations on the frequency axis of the amplitude values of significant maxima identified in the averaged energy spectrum are compared with the standards of the good condition of the mechanism and the states of the mechanism in the event of various incipient defects using the optimal decision rule, for example, the Bayes criterion.
Недостатком этого способа является сложность эталонирования. А в тех случаях, когда эталонирование невозможно, невозможно и применение этого способа.The disadvantage of this method is the complexity of standardization. And in cases where standardization is impossible, it is also impossible to use this method.
Известен способ контроля технического состояния подшипников качения [2]. Этот способ заключается в обнаружении дефекта и места повреждения путем измерения и анализа параметров вибрации работающего двигателя, анализа параметров вибрации и сравнении получаемых данных с данными в исходном состоянии, за которое принимаются данные, полученные для полностью исправного двигателя. Этот способ основывается на применении оконного преобразования Фурье с использованием весовых функций Гаусса, позволяющих избежать явления «растекания спектра» при вырезке оконных отрезков и повысить точность диагностики технического состояния подшипников, при этом временной интервал сигнала разделяется на подынтервалы, и преобразование выполняется для каждого из них в отдельности, получаемый набор интегральных данных от функции, описывающей изменения значений виброускорения по времени, аппроксимируется с применением формулы трапеций, определяется коэффициент превышения, выделяющий информативные особенности сигнала, обусловленные дефектами подшипника качения по времени, частоте и амплитуде.A known method of monitoring the technical condition of rolling bearings [2]. This method consists in detecting a defect and a damage site by measuring and analyzing the vibration parameters of a running engine, analyzing the vibration parameters and comparing the data obtained with the data in the initial state, which is taken as the data obtained for a fully serviceable engine. This method is based on the application of the windowed Fourier transform using Gaussian weight functions, which make it possible to avoid the phenomenon of "spreading of the spectrum" when cutting window segments and improve the accuracy of diagnosing the technical condition of bearings, while the time interval of the signal is divided into sub-intervals, and the transformation is performed for each of them in separately, the resulting set of integral data from the function describing changes in vibration acceleration values over time is approximated using the trapezoidal formula, the excess coefficient is determined, highlighting the informative features of the signal due to rolling bearing defects in time, frequency and amplitude.
Известен способ диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя [3]. Этот способ включает измерение амплитудных значений сигнала от датчика на режиме холодной прокрутки, установление порогового уровня амплитуды сигнала по их усредненным значениям, сравнение измеряемых амплитудных значений с диагностическим пороговым уровнем и определение характеристики дефекта по результатам сравнения. Измерение амплитудных значений сигнала производят акустическим микрофоном, установленным в представительной точке внутри корпуса двигателя, выход двигателя на режим холодной прокрутки определяют по превышению установленного значения амплитуд сигналов частот вращения лопаток и ротора, измеряемые амплитудные значения сигнала на режиме холодной прокрутки во всем диапазоне частот отфильтровывают от частот, не связанных с дефектами подшипниковых опор, и разделяют, по меньшей мере, на два диапазона, характеризующих степень развития дефекта, значения пороговых и измеряемых амплитуд частот аппроксимируют в логарифмических координатах, а определение характеристики дефекта производят по результатам сравнения в каждом диапазоне порогового среднеквадратичного значения вибрации со среднеквадратическим значением измеренной амплитуды на режиме холодной прокрутки.A known method for diagnosing the bearings of a turbojet engine [3]. This method includes measuring the amplitude values of the signal from the sensor in the cold scrolling mode, setting the threshold level of the signal amplitude based on their averaged values, comparing the measured amplitude values with the diagnostic threshold level, and determining the characteristics of the defect based on the results of the comparison. The amplitude values of the signal are measured with an acoustic microphone installed at a representative point inside the engine housing, the engine entering the cold cranking mode is determined by exceeding the set value of the amplitudes of the signals of the rotational speeds of the blades and the rotor, the measured amplitude values of the signal in the cold cranking mode in the entire frequency range are filtered from frequencies , not associated with defects in bearing supports, and are divided into at least two ranges characterizing the degree of development of the defect, the values of the threshold and measured frequency amplitudes are approximated in logarithmic coordinates, and the defect characteristics are determined based on the comparison results in each range of the threshold rms vibration value with the RMS value of the measured amplitude in the cold scroll mode.
Известен способ вибродиагностики механизмов по характеристической функции вибрации [4]. Этот способ заключается в том, что измеряют вибрацию в информативной точке корпуса механизма машины, выделяют составляющую вибрации, присущую диагностируемому механизму, определяют безразмерный инвариант вибросостояния механизма, контролируют его параметры, по которым судят о техническом состоянии механизма. Безразмерный инвариант представляют характеристической функцией вибрации механизма, пошагово задают величину ее параметра или модуля, определяют текущее значение модуля или параметра, контролируют тенденцию их уменьшения к нулю при деградации механизма при фиксированном значении модуля или параметра и по диапазону текущих значений параметра или модуля характеристической функции вибрации оценивают техническое состояние механизма.A known method of vibrodiagnostics of mechanisms according to the characteristic function of vibration [4]. This method consists in the fact that vibration is measured at an informative point of the machine mechanism body, the vibration component inherent in the diagnosed mechanism is isolated, the dimensionless invariant of the vibration state of the mechanism is determined, its parameters are controlled, by which the technical condition of the mechanism is judged. The dimensionless invariant is represented by the characteristic vibration function of the mechanism, the value of its parameter or module is set step by step, the current value of the module or parameter is determined, the tendency of their decrease to zero is controlled when the mechanism degrades at a fixed value of the module or parameter, and the range of current values of the parameter or module of the vibration characteristic function is estimated technical condition of the mechanism.
Этот способ не требует эталонирования. Техническое состояние диагностируемого механизма определяется путем анализа тенденции изменения характеристической функции вибрации.This method does not require standardization. The technical condition of the diagnosed mechanism is determined by analyzing the trend of change in the characteristic function of vibration.
Общим недостатком всех рассмотренных способов контроля технического состояния механизмов является то, что анализируют одномерную функцию измеряемой вибрации от времени. Учитывается информация только об одной проекции векторной величины вибрации. Как показано в [5], эффективность диагностирования при этом сильно снижается.A common disadvantage of all the considered methods for monitoring the technical condition of mechanisms is that they analyze the one-dimensional function of the measured vibration versus time. Only information about one projection of the vibration vector quantity is taken into account. As shown in [5], the diagnostic efficiency is greatly reduced in this case.
Другим общим недостатком всех рассмотренных способов контроля технического состояния механизмов является то, что во всех этих способах осуществляется дискретизация отсчетов измеряемого параметра вибрации по времени. Это приводит к тому, что верхняя частотная граница измеряемой вибрации является конечной величиной, и те спектральные составляющие вибрационного процесса, частота которых превышает эту границу, не учитываются системой вибрационного контроля.Another common disadvantage of all the considered methods for monitoring the technical condition of mechanisms is that in all these methods the samples of the measured vibration parameter are sampled over time. This leads to the fact that the upper frequency limit of the measured vibration is the final value, and those spectral components of the vibration process, the frequency of which exceeds this limit, are not taken into account by the vibration control system.
Известен способ контроля технического состояния механизмов [6], заключающийся в том, что в информативных точках поверхности, связанной с оборудованием, которое содержит механизмы, наносят метки круглой формы, при выключенном оборудовании формируют бинарное изображение каждой из этих меток, принимают это изображение в качестве исходного, вычисляют координаты геометрического центра исходного изображения, полученные координаты принимают в качестве координат нулевой точки, вычисляют радиус исходного изображения, принимают его в качестве нулевого радиуса, при работающем оборудовании формируют изображение метки с вибрационным размытием, принимают это изображение в качестве размытого, формируют дополнительное изображение, состоящее из примыкающих друг к другу концентрических колец одинаковой ширины, геометрический центр которого совмещают с нулевой точкой, а внешний диаметр внешнего кольца выбирают таким образом, чтобы все ожидаемое размытое изображение находилось в пределах окружности этого диаметра, формируют связные области пересечения, элементы каждой из которых принадлежат одновременно размытому изображению и соответствующему кольцу дополнительного изображения, вычисляют координаты геометрического центра каждой области пересечения, определяют расстояние от геометрического центра каждой области пересечения до нулевой точки, если это расстояние не превышает некоторого наперед заданного значения, то область пересечения принимается в качестве кольца размытого изображения, в противном случае область пересечения принимается в качестве дуги размытого изображения, подсчитывают количество сформированных колец размытого изображения, умножают это количество на ширину кольца дополнительного изображения, полученное произведение принимают в качестве профильной полуширины размытого изображения, вычитают из полученной профильной полуширины размытого изображения нулевой радиус, полученную разность делят на нулевой радиус, полученное частное принимают в качестве инварианта сечения траектории вибрационного перемещения осью аппликат, формируют связные области, элементы которых принадлежат дугам размытого изображения, определяют площади этих областей, определяют область, площадь которой максимальна, принимают эту область в качестве основного периферийного сегмента размытого изображения, вычисляют координаты геометрического центра основного периферийного сегмента размытого изображения, из нулевой точки через геометрический центр основного периферийного сегмента размытого изображения проводят направляющий луч, вычисляют угол между осью абсцисс и этим направляющим лучом, принимают этот угол в качестве инварианта азимутального угла вектора амплитуды вибрационного перемещения, вычисляют расстояние между каждым элементом размытого изображения, через который проходит направляющий луч, и нулевой точкой, определяют максимальное из этих расстояний, принимают его в качестве полудлины размытого изображения, вычитают из полудлины размытого изображения нулевой радиус, полученную разность делят на нулевой радиус, полученное частное принимают в качестве инварианта амплитуды проекции траектории вибрационного перемещения на плоскость объекта, вычисляют площадь каждой дуги размытого изображения, принадлежащей основному периферийному сегменту размытого изображения, определяют дугу размытого изображения, принадлежащую основному периферийному сегменту размытого изображения, площадь которой максимальна, вычисляют кратчайшее расстояние от каждого элемента этой дуги до направляющего луча, определяют максимальное из этих расстояний, если это максимальное расстояние превышает профильную полуширину размытого изображения, то его принимают в качестве максимальной полуширины размытого изображения, в противном случае, в качестве максимальной полуширины размытого изображения принимают профильную полуширину размытого изображения, вычитают из максимальной полуширины размытого изображения нулевой радиус, полученную разность делят на нулевой радиус, полученное частное принимают в качестве инварианта амплитуды проекции траектории вибрационного перемещения на ось аппликат, формирование размытого изображение и вычисление инвариантов геометрических параметров траектории вибрационного перемещения повторяют заданное количество раз, формируют последовательности значений этих инвариантов, для каждой из этих последовательностей, например, по критерию инверсий, определяют доверительную вероятность того, что в последовательности отсутствует направленный тренд, по совокупности значений этих доверительных вероятностей оценивают техническое состояние контролируемых механизмов.There is a known method for monitoring the technical condition of mechanisms [6], which consists in the fact that at the informative points of the surface associated with the equipment that contains the mechanisms, round marks are applied, with the equipment turned off, a binary image of each of these marks is formed, this image is taken as the original , the coordinates of the geometric center of the original image are calculated, the obtained coordinates are taken as the coordinates of the zero point, the radius of the original image is calculated, it is taken as the zero radius, with the equipment running, a mark image is formed with vibrational blur, this image is taken as a blurred one, an additional image is formed, consisting of concentric rings of equal width adjoining each other, the geometric center of which is aligned with the zero point, and the outer diameter of the outer ring is chosen so that all the expected blurry image is within the circle of this diameter, form connected intersection areas, the elements of each of which belong simultaneously to the blurred image and the corresponding ring of the additional image, calculate the coordinates of the geometric center of each intersection area, determine the distance from the geometric center of each intersection area to the zero point, if this distance does not exceed some predetermined value , then the intersection area is taken as the blurred image ring, otherwise the intersection area is taken as the blurred image arc, the number of formed blurry image rings is counted, this number is multiplied by the width of the additional image ring, the resulting product is taken as the profile half-width of the blurred image, subtract from the obtained profile half-width of the blurred image, the zero radius, the resulting difference is divided by the zero radius, the resulting quotient is taken as the invariant of the trajectory section vibratory movement by the applicate axis, form connected areas whose elements belong to the arcs of the blurred image, determine the areas of these areas, determine the area whose area is maximum, take this area as the main peripheral segment of the blurred image, calculate the coordinates of the geometric center of the main peripheral segment of the blurred image, a guide beam is drawn from the zero point through the geometric center of the main peripheral segment of the blurred image, the angle between the abscissa axis and this guide beam is calculated, this angle is taken as an invariant of the azimuthal angle of the vibration displacement amplitude vector, the distance between each element of the blurred image through which the guide passes is calculated ray, and the zero point, determine the maximum of these distances, take it as the half-length of the blurred image, subtract from the half-length of the blurred image the zero radius obtained once the quotient is divided by the zero radius, the resulting quotient is taken as the amplitude invariant of the projection of the vibrational movement trajectory onto the object plane, the area of each arc of the blurred image belonging to the main peripheral segment of the blurred image is calculated, the arc of the blurred image belonging to the main peripheral segment of the blurred image is determined, the area of which is maximum , calculate the shortest distance from each element of this arc to the guiding beam, determine the maximum of these distances, if this maximum distance exceeds the profile half-width of the blurred image, then it is taken as the maximum half-width of the blurred image, otherwise, it is taken as the maximum half-width of the blurred image the profile half-width of the blurred image, the zero radius is subtracted from the maximum half-width of the blurred image, the resulting difference is divided by the zero radius, the resulting quotient is taken as two invariants of the amplitude of the projection of the trajectory of the vibrational movement onto the axis of the applicate, the formation of a blurred image and the calculation of the invariants of the geometric parameters of the trajectory of the vibrational movement are repeated a given number of times, sequences of values of these invariants are formed, for each of these sequences, for example, by the criterion of inversions, the confidence probability is determined that that there is no directional trend in the sequence, the technical condition of the controlled mechanisms is estimated based on the totality of these confidence probabilities.
К недостаткам этого способа следует отнести сложность процесса анализа размытия изображения круглой метки и низкую методологическую чувствительность выбранных инвариантов к изменениям геометрических параметров траектории вибрационного перемещения.The disadvantages of this method include the complexity of the process of analyzing the blurring of the image of a round mark and the low methodological sensitivity of the selected invariants to changes in the geometric parameters of the vibration movement trajectory.
В основу предлагаемого способа контроля технического состояния механизмов положена оценка вибрационного состояния объекта контроля. Для определения этой оценки в информативной точке поверхности, связанной с оборудованием, содержащим контролируемые механизмы, наносят метку круглой формы. Формируют серии бинарных изображений этой метки при выключенном и при работающем испытуемом источнике вибрации. Подсчитывают количество пикселов, составляющих каждое изображение метки. На основе анализа полученных последовательностей чисел методами математической статистики оценивают вибрационное состояние объекта контроля и по диапазону текущих значений этой оценки судят о техническом состоянии объекта контроля.The proposed method for monitoring the technical condition of mechanisms is based on the assessment of the vibrational state of the control object. To determine this assessment, a round mark is applied at the informative point of the surface associated with the equipment containing controlled mechanisms. A series of binary images of this label are formed with the tested vibration source turned off and running. The number of pixels that make up each mark image is counted. Based on the analysis of the obtained sequences of numbers, the vibrational state of the control object is evaluated by the methods of mathematical statistics, and the technical condition of the control object is judged on the basis of the range of current values of this assessment.
Информативная точка, расположенная в геометрическом центре круглой метки совершает вибрационное перемещение по сложной, как правило, эллиптической траектории. В результате этих перемещений формируется след вибрационного размытия изображения круглой метки. Чем интенсивнее вибрационный процесс, тем больше площадь следа вибрационного размытия изображения круглой метки. Реальный тестовый объект, а тем более след вибрационного размытия его изображения не может быть идеально круглой формы. Поэтому под радиусом круглой метки или следа вибрационного размытия ее изображения понимается радиус круга, равновеликого этим объектам. Из формулы площади круга следует, что:An informative point located in the geometric center of a round mark makes a vibrational movement along a complex, usually elliptical trajectory. As a result of these movements, a trace of vibrational blurring of the image of a round mark is formed. The more intense the vibration process, the larger the area of the trace of the vibrational blurring of the image of the round mark. A real test object, and even more so a trace of vibrational blurring of its image, cannot be perfectly round. Therefore, the radius of a round mark or a trace of vibrational blurring of its image is understood as the radius of a circle that is equal in size to these objects. From the formula for the area of a circle, it follows that:
где r t и S t - радиус и площадь круглой метки или следа вибрационного размытия ее изображения, измеренные в мкм и мкм2, соответственно.where r t and S t are the radius and area of the round mark or trace of the vibration blur of its image, measured in µm and µm 2 , respectively.
Контролируемым параметром вибрации в данном способе является вибрационное перемещение информативной точки, а его инвариантом служит приращение радиуса следа вибрационного размытия изображения метки:The controlled vibration parameter in this method is the vibrational displacement of the informative point, and its invariant is the increment of the radius of the trace of the vibrational blurring of the label image:
где r t j и r t i - радиусы следов вибрационного размытия изображения круглой метки с порядковыми номерами j и i, соответственно; Δr t j ; i - приращение r t j относительно r t i .where r t j and r t i - the radii of traces of the vibrational blur of the image of a round label with serial numbers j and i , respectively; r t j ; i - increment r t j relative to r t i .
Принимая во внимание формулу (1):Taking into account formula (1):
где S t j и S t i - площади следов вибрационного размытия изображения круглой метки с порядковыми номерами j и i, соответственно.where S t j and S t i - areas of traces of vibrational blurring of the image of a round label with serial numbers j and i , respectively.
где ΔS t j ; i - приращение S t j относительно S t i .where ∆ S t j ; i - increment S t j with respect to S t i .
Отсюда:From here:
Принимая во внимание формулу (3):Taking into account formula (3):
На регистрирующем устройстве линейные размеры изображения измеряются не в мкм, а в pix. 1pix - это расстояние между геометрическими центрами соседствующих между собой в строке или в столбце пикселов. При этом формула (6) преобразуется следующим образом:On the recording device, the linear dimensions of the image are measured not in microns, but in pix . 1 pix is the distance between the geometric centers of adjacent pixels in a row or column. In this case, formula (6) is transformed as follows:
где r imt и S imt - радиус и площадь изображения круглой метки с вибрационным размытием или без него, измеренные в pix и pix 2, соответственно; S imt i и S imt j - площади изображений круглой метки с порядковыми номерами i и j, соответственно; ΔS imt j ; i - приращение S imt j по отношению к S imt i .where r imt and S imt are the radius and area of the image of a circular mark with or without vibration blur, measured in pix and pix 2 , respectively; Simt _ i and S imt j - areas of images of a round label with serial numbers i and j , respectively; ∆S imt j ; i - increment S imt j in relation to S imt i .
Исходя из принципа подобия:Based on the principle of similarity:
Отсюда:From here:
Принимая во внимание формулу (7):Taking into account formula (7):
Из формулы (1) следует, что:From formula (1) it follows that:
Таким образом:In this way:
Расчеты по формуле (9) показали, что если, например, радиус оригинала круглой метки r t =2мм, а количество пикселов, приходящихся на изображение круглой метки, S imt i =100000pix 2 (что вполне доступно при применении дешевого USB микроскопа, реальная разрешающая способность камеры которого составляет 1Mpix), то при увеличении площади изображения круглой метки на один пиксел (ΔS imt j ; i =1pix 2) оценка вибрационного перемещения информативной точки составит 0,01мкм.Calculations using formula (9) showed that if, for example, the radius of the original round mark r t = 2 mm, and the number of pixels per image of the round mark, S imt i =100000 pix 2 (which is quite accessible when using a cheap USB microscope, the real camera resolution of which is 1 Mpix ), then with an increase in the area of the image of a round mark by one pixel (Δ S imt j ; i =1 pix 2 ) the estimate of the vibrational displacement of the informative point will be 0.01 µm.
Это и есть порог чувствительности системы к вибрационному перемещению. Применение камер с более высокой разрешающей способностью позволит еще более снизить порог чувствительности системы.This is the threshold of system sensitivity to vibrational movement. The use of cameras with a higher resolution will further reduce the sensitivity threshold of the system.
Таким образом, предлагаемый способ, кроме практически неограниченного диапазона частот контролируемых вибраций, обеспечивает более высокую методологическую чувствительность к изменениям вибрационного состояния объекта контроля и является более простым в реализации по сравнению с прототипом.Thus, the proposed method, in addition to a practically unlimited frequency range of controlled vibrations, provides a higher methodological sensitivity to changes in the vibrational state of the control object and is easier to implement than the prototype.
Стандарт [7] устанавливает два критерия оценки вибрационного состояния: по абсолютным значениям параметров вибрации и по скорости их изменения. Предлагаемый способ обеспечивает контроль технического состояния механизмов по обоим этим критериям.The standard [7] establishes two criteria for assessing the vibration state: by the absolute values of the vibration parameters and by the rate of their change. The proposed method provides control of the technical condition of the mechanisms according to both of these criteria.
Для контроля по первому критерию предварительно формируют эталонную последовательность чисел, каждое из которых представляет собой результат подсчета количества пикселов, составляющих изображение метки, когда контролируемое оборудование является новым и только вводится в эксплуатацию. В процессе эксплуатации формируют контрольную последовательность чисел, аналогичную эталонной, и сравнивают эти две последовательности по формуле:To control according to the first criterion, a reference sequence of numbers is preliminarily formed, each of which is the result of counting the number of pixels that make up the mark image when the controlled equipment is new and is just being put into operation. During operation, a control sequence of numbers is formed, similar to the reference one, and these two sequences are compared according to the formula:
где S imt i (1), S imt i (0) - площади изображения круглой метки с порядковым номером i контрольной и эталонной последовательностей, соответственно. Полученную разность ΔS imt i (1); i (0) принимают в качестве статического приращения контрольной площади изображения метки с порядковым номером i. where Simt i (1) , Simt i (0) - area of the image of a round label with serial number i of the control and reference sequences, respectively. The resulting difference Δ S imt i (1); i (0) is taken as a static increment of the control area of the image label with a serial number i .
Если скрытые дефекты оборудования еще не возникли или не получили существенного развития, то значения ΔS imt i (1); i (0) не отличаются значимо от нуля, это отличие находится в пределах выборочной статистической изменчивости. Чем выше изношенность оборудования, тем выше доверительная вероятность P(ΔS imt i (1); i (0)>0) правильного принятия гипотезы о преобладании положительных значений статического приращения контрольной площади изображения метки ΔS imt i (1); i (0). Опытным путем определяют соответствие диапазонов оценки P(ΔS imt i (1); i (0)>0) различным техническим состояниям объекта контроля. Пример такого соответствия представлен в табл. 1.If the latent defects of the equipment have not yet arisen or have not received significant development, then the values of Δ S imt i (1); i (0) do not differ significantly from zero, this difference is within the limits of sample statistical variability. The higher the wear of the equipment, the higher the confidence probability P (Δ S imt i (1); i (0) >0) correct acceptance of the hypothesis about the predominance of positive values of the static increment of the control area of the label image Δ S imt i (1); i (0) . Empirically determine the correspondence of the assessment ranges P (Δ S imt i (1); i (0) >0) to various technical conditions of the control object. An example of such a correspondence is presented in Table. one.
Таблица 1. Пример соответствия диапазонов P(ΔS imt i (1); i (0)>0) уровням технического состояния контролируемого оборудованияTable 1. An example of matching ranges P (Δ S imt i (1); i (0) >0) levels of the technical condition of the controlled equipment
Оценку доверительной вероятности правильного принятия гипотезы о преобладании положительных значений статического приращения контрольной площади изображения метки определяют методами математической статистики. Наиболее распространенным при решении подобных задач является метод вычисления расчетного значения критерия Стьюдента с последующим сравнением его со справочными критическими значениями.The assessment of the confidence probability of correct acceptance of the hypothesis about the predominance of positive values of the static increment of the control area of the label image is determined by the methods of mathematical statistics. The most common method for solving such problems is the method of calculating the calculated value of the Student's criterion with its subsequent comparison with reference critical values.
Критерий Стьюдента корректно применять, если закон распределения выборки близок к нормальному. Приращение площади изображения круглой метки, как правило, распределяется по закону, далекому от нормального. Поэтому рекомендуется применять непараметрические критерии, например, критерий Вилкоксона [8]. При количестве значений в выборке, большем или равном 10, закон распределения расчетного значения этого критерия близок к нормальному. Поэтому из полученного расчетного значения критерия Вилкоксона вычитают его математическое ожидание и полученную разность делят на его среднеквадратичное отклонение. Полученное нормированное и центрированное расчетное значение критерия Вилкоксона сравнивают со справочными квантилями стандартного нормального распределения.Student's criterion is correct to apply if the distribution law of the sample is close to normal. The increment of the area of the image of a round mark, as a rule, is distributed according to a law that is far from normal. Therefore, it is recommended to use nonparametric criteria, for example, the Wilcoxon test [8]. When the number of values in the sample is greater than or equal to 10, the distribution law of the calculated value of this criterion is close to normal. Therefore, its mathematical expectation is subtracted from the calculated value of the Wilcoxon criterion and the resulting difference is divided by its standard deviation. The resulting normalized and centered calculated value of the Wilcoxon test is compared with the reference quantiles of the standard normal distribution.
Для контроля по второму критерию стандарта [7] используют только контрольную последовательность чисел, выражающих площадь изображения метки. Необходимость в заранее формируемой эталонной последовательности отпадает. Вместо выборки статических приращений контрольной площади изображения метки, вычисленных по формуле (10) формируют выборку динамических приращений контрольной площади изображения метки, которые вычисляют по формуле:To control according to the second criterion of the standard [7], only a control sequence of numbers is used, expressing the area of the mark image. There is no need for a pre-formed reference sequence. Instead of a sample of static increments of the control area of the mark image, calculated by formula (10), a sample of dynamic increments of the control area of the image of the mark is formed, which are calculated by the formula:
где i и j — порядковые номера значений площади изображения метки в контрольной последовательности; ΔS imt j (1); i (1) — динамическое приращение контрольной площади изображения метки.where i and j are the serial numbers of the area values of the mark image in the control sequence; ∆S imt j (1); i (1) - dynamic increment of the control area of the label image.
Выборку значений ΔS imt j (1); i (1) формируют для всех возможных сочетаний значений индексов i и j, для которых выполняется условие j>i.A selection of values Δ S imt j (1); i (1) is formed for all possible combinations of index values i and j for which the condition j > i is satisfied.
Если в контрольной последовательности преобладают положительные динамические приращения ΔS imt j (1); i (1), то это указывает на то, что в контрольной последовательности имеется положительный тренд значений. Из этого следует, что интенсивность вибрации с течением времени нарастает. Доверительная вероятность P(ΔS imt j (1); i (1)>0) правильного принятия гипотезы о преобладании положительных значений динамического приращения контрольной площади изображения метки принимается в качестве инварианта скорости нарастания интенсивности вибрации объекта контроля. Эту доверительную вероятность оценивают, например, по критерию Вилкоксона. По диапазону текущих значений полученной оценки судят о техническом состоянии контролируемого оборудования (например, в соответствии с таблицей, аналогичной табл.1).If the control sequence is dominated by positive dynamic increments Δ S imt j (1); i (1) , this indicates that there is a positive trend in values in the control sequence. It follows from this that the intensity of vibration increases with time. Confidence probability P (Δ S imt j (1); i (1) >0) correct acceptance of the hypothesis about the predominance of positive values of the dynamic increment of the control area of the image of the mark is taken as an invariant of the rate of increase in the vibration intensity of the test object. This confidence level is estimated, for example, using the Wilcoxon test. According to the range of current values of the obtained assessment, the technical condition of the controlled equipment is judged (for example, in accordance with a table similar to Table 1).
Увеличению интенсивности вибрации соответствует преобладание положительных значений приращения площади изображения метки, как статического, так и динамического, если на поверхность, связанную с контролируемым оборудованием, нанесена белая круглая метка на черном фоне. Если же на поверхность, связанную с контролируемым оборудованием, нанесена черная круглая метка на белом фоне, то увеличению интенсивности вибрации соответствует преобладание отрицательных значений приращения площади изображения метки, как статического, так и динамического.An increase in vibration intensity corresponds to the predominance of positive values of the mark image area increment, both static and dynamic, if a white round mark on a black background is applied to the surface associated with the controlled equipment. If a black round mark on a white background is applied to the surface associated with the controlled equipment, then the increase in vibration intensity corresponds to the predominance of negative values of the mark image area increment, both static and dynamic.
Источники информацииSources of information
1. Пат. RU 2680640, Способ вибродиагностики зарождающихся дефектов механизмов / В.С. Давыдов, Д.В. Стеблянко - МПК G01M 13/04, Опубл. 25.02.2019, Бюл. №6.1. Pat. RU 2680640, Method for vibrodiagnostics of incipient defects in mechanisms / V.S. Davydov, D.V. Steblyanko - IPC G01M 13/04, Publ. 25.02.2019, Bull. No. 6.
2. Пат. RU 2623177, Способ контроля технического состояния подшипников качения / В.Ф. Лукин, Н.Н. Сенной, А.В. Спирькин, А.А. Селезнев - МПК G01M 13/04, Опубл. 22.02.2017, Бюл. №18.2. Pat. RU 2623177, Method for monitoring the technical condition of rolling bearings / V.F. Lukin, N.N. Sennoy, A.V. Spirkin, A.A. Seleznev - IPC G01M 13/04, Publ. 02/22/2017, Bull. No. 18.
3. Пат. RU 2658118, Способ диагностики подшипниковых опор турбореактивного двигателя / Г.К. Герман, А.И. Зубко, И.О. Зубко - МПК G01M 13/04, Опубл. 19.06.2018, Бюл. №17.3. Pat. RU 2658118, Method for diagnosing bearing supports of a turbojet engine / G.K. German, A.I. Zubko, I.O. Zubko - IPC G01M 13/04, Publ. 06/19/2018, Bull. No. 17.
4. Пат. RU 2514119, Способ вибродиагностики механизмов по характеристической функции вибрации / В.Н. Костюков, А.П. Науменко, С.Н. Бойченко, И.С. Кудрявцева - МПК G01M 7/02, G01M 13/04, Опубл. 27.04.2014, Бюл. № 12.4. Pat. RU 2514119, Method for vibrodiagnostics of mechanisms by the characteristic function of vibration / V.N. Kostyukov, A.P. Naumenko, S.N. Boychenko, I.S. Kudryavtsev - IPC G01M 7/02, G01M 13/04, Publ. 27.04.2014, Bull. No. 12.
5. НПП «Векторная виброметрия» о возможностях применения векторных виброакселерометров / [Электронный ресурс]. - URL: http://ru.convdocs.org/docs/index-112366.html (Дата обращения 10.08.2019).5. Research and production enterprise "Vector vibrometry" about the possibilities of using vector vibroaccelerometers / [Electronic resource]. - URL : http://ru.convdocs.org/docs/index-112366.html (Accessed 08/10/2019).
6. Пат. RU 2726270, Способ контроля технического состояния механизмов / А.В. Григорьев, И.И. Кочегаров, Н.К. Юрков - МПК G01M 7/02, Опубл. 10.07.2020, Бюл. №19.6. Pat. RU 2726270, Method for monitoring the technical condition of mechanisms / A.V. Grigoriev, I.I. Kochegarov, N.K. Yurkov - IPC G01M 7/02, Publ. 07/10/2020, Bull. No. 19.
7. ГОСТ 32106-2013. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. М.: Стандартинформ, 2019.7. GOST 32106-2013. Condition monitoring and diagnostics of machines. Monitoring of hazardous production equipment. Vibration of centrifugal pump and compressor units. M.: Standartinform, 2019.
8. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816с. ISBN 5-9221-0707-0.8. Kobzar A.I. Applied mathematical statistics. For engineers and scientists // M.: FIZMATLIT, 2006. 816p. ISBN 5-9221-0707-0.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021107352A RU2765336C1 (en) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | Method for monitoring the technical condition of mechanisms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021107352A RU2765336C1 (en) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | Method for monitoring the technical condition of mechanisms |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2765336C1 true RU2765336C1 (en) | 2022-01-28 |
Family
ID=80214472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021107352A RU2765336C1 (en) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | Method for monitoring the technical condition of mechanisms |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2765336C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268183C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-01-20 | Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Method of noncontact dynamic monitoring of rolling stock wheels parameters |
| RU2514119C2 (en) * | 2012-01-10 | 2014-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Method of vibration-based diagnostics of mechanisms by characteristic function of vibration |
| RU2658110C1 (en) * | 2017-04-07 | 2018-06-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Device for monitoring deformations of structures and facilities of large area |
| EP3462146A1 (en) * | 2017-07-29 | 2019-04-03 | Tata Consultancy Services Limited | Systems and methods for autonomous stroboscopic machine inspection for multi-point and multi-frequency vibration measurement |
| RU2726270C1 (en) * | 2019-11-12 | 2020-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") | Method for monitoring the technical state of mechanisms |
-
2021
- 2021-03-19 RU RU2021107352A patent/RU2765336C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268183C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-01-20 | Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Method of noncontact dynamic monitoring of rolling stock wheels parameters |
| RU2514119C2 (en) * | 2012-01-10 | 2014-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Method of vibration-based diagnostics of mechanisms by characteristic function of vibration |
| RU2658110C1 (en) * | 2017-04-07 | 2018-06-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Device for monitoring deformations of structures and facilities of large area |
| EP3462146A1 (en) * | 2017-07-29 | 2019-04-03 | Tata Consultancy Services Limited | Systems and methods for autonomous stroboscopic machine inspection for multi-point and multi-frequency vibration measurement |
| RU2726270C1 (en) * | 2019-11-12 | 2020-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") | Method for monitoring the technical state of mechanisms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102834701B (en) | Method and apparatus for diagnosing sliding bearing | |
| US7822580B2 (en) | Method and a system for monitoring the condition and operation of periodically moving objects | |
| TR201802413T4 (en) | Methods and apparatus for the classification of watercraft. | |
| Deák et al. | Optimal Wavelet Selection for the Size Estimation of Manufacturing Defects of Tapered Roller Bearings with Vibration Measurement using Shannon Entropy Criteria. | |
| RU2765336C1 (en) | Method for monitoring the technical condition of mechanisms | |
| RU2726270C1 (en) | Method for monitoring the technical state of mechanisms | |
| Grigoriev et al. | Research on the possibility to apply vibration blurring of a round mark image in technical condition monitoring of moving mechanisms | |
| RU2451299C1 (en) | Device for on-line diagnostic of electric propulsion system of ship | |
| RU2798740C1 (en) | Method for monitoring technical condition of mechanisms | |
| CN111833905B (en) | System and method for detecting quality of marked character based on audio analysis | |
| RU2684709C1 (en) | Method of acoustic-emission diagnostics of dynamic industrial equipment | |
| RU2680640C1 (en) | Method of vibrodiagnostics of nascent defects of mechanisms | |
| US11373317B1 (en) | Measuring the speed of rotation or reciprocation of a mechanical component using one or more cameras | |
| Wang et al. | Instantaneous Rotation Speed Estimation Through Low-Cost Digital Imaging and Time-Frequency Analysis | |
| Kaercher et al. | Condition monitoring of roller chains based on correlation functions and clustering | |
| US20230073415A1 (en) | Device for identifying a rotating component defect | |
| CN117392515B (en) | Bridge structure measurement detecting system based on vision sensing | |
| CN114235855B (en) | Non-contact measurement method and device for connection rigidity of aero-engine rotor | |
| KR101032917B1 (en) | Hole cluster test method | |
| TWI470189B (en) | Method and apparatus for judging status of mechanic system | |
| CN108593296B (en) | bearing single-point fault diagnosis method based on cepstrum pseudo-edge distance | |
| EP4273529A1 (en) | System for measuring displacement in civil structures | |
| Brown et al. | Simulation-trained AI-system for two-stage fault detection and diagnosis of rolling bearings in industrial applications | |
| Jiang et al. | Automatic bearing diagnosis based on improved empirical wavelet decomposition and nonparametric test | |
| WO2020059012A1 (en) | Abnormality detection device, abnormality detection system, and program |