EA044656B1 - METHOD FOR DIAGNOSTICS TECHNICAL CONDITION OF ROTOR EQUIPMENT - Google Patents

METHOD FOR DIAGNOSTICS TECHNICAL CONDITION OF ROTOR EQUIPMENT Download PDF

Info

Publication number
EA044656B1
EA044656B1 EA202390109 EA044656B1 EA 044656 B1 EA044656 B1 EA 044656B1 EA 202390109 EA202390109 EA 202390109 EA 044656 B1 EA044656 B1 EA 044656B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
equipment
amplitudes
tested
ranks
diagnostic
Prior art date
Application number
EA202390109
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Александровна Абидова
Роман Геннадьевич Бабенко
Original Assignee
Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях"
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ)
Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях", федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ), Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации") filed Critical Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях"
Publication of EA044656B1 publication Critical patent/EA044656B1/en

Links

Description

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам диагностики технического состояния электроприводного оборудования, и может быть использовано для мониторинга вибраций роторного оборудования атомных станций.The invention relates to the field of technical diagnostics, in particular to methods for diagnosing the technical condition of electric drive equipment, and can be used to monitor vibrations of rotor equipment of nuclear power plants.

Контроль технического состояния роторного оборудования необходим для выявления дефектов, связанных с явлениями износа вращающихся элементов; перекосом, дефектом подшипников; неравномерностью воздушного зазора между ротором и статором двигателя; идентификацией дефектов деталей редуктора - подшипников, кинематических пар.Monitoring the technical condition of rotary equipment is necessary to identify defects associated with wear phenomena of rotating elements; misalignment, defective bearings; uneven air gap between the rotor and stator of the engine; identification of defects in gearbox parts - bearings, kinematic pairs.

Известен способ диагностирования электрооборудования (патент РФ на изобретение № 2117957), заключающийся в определении технического состояния электроприводного оборудования непосредственно по портрету внешнего низкочастотного электромагнитного поля, при этом сигнал, индуцируемый под действием магнитной напряженности в катушке измерительного элемента, размещенного в зоне лобовых частей обмотки статора электродвигателя, после его преобразования и регистрации сравнивают с исходными величинами внешнего поля, хранящимися в банке данных и соответствующих различным режимам работы электродвигателя.There is a known method for diagnosing electrical equipment (RF patent for invention No. 2117957), which consists in determining the technical condition of electric drive equipment directly from the portrait of an external low-frequency electromagnetic field, with the signal induced under the influence of magnetic intensity in the coil of the measuring element located in the area of the frontal parts of the stator winding of the electric motor , after its transformation and registration, it is compared with the original external field values stored in the data bank and corresponding to various operating modes of the electric motor.

Недостатками вышеуказанных технических решений является использование дополнительного оборудования, что повышает материальные и эксплуатационные затраты и усложняет процесс диагностики.The disadvantages of the above technical solutions are the use of additional equipment, which increases material and operating costs and complicates the diagnostic process.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ диагностики технического состояния электроприводной арматуры (патент РФ на изобретение № 2456629), заключающийся в сравнении измеряемых величин спектра тока электродвигателя с исходными величинами, хранящимися в базе данных, и включающий измерение в процессе работы электродвигателя механических вибраций, фиксируемых в электрическом сигнале тока в обмотках статора асинхронного электродвигателя, который используют в качестве датчика вибраций, причем после измерения сигнала тока со статора асинхронного двигателя осуществляют его обработку и преобразование, при этом в качестве диагностического параметра используют спектр тока, причем частота сигнала тока нормирована к частоте сети, а по изменению амплитуды собственных частот узлов арматуры и электропривода судят о развитии дефекта, при этом при неизменной амплитуде ставят диагностическое заключение норма, при слабом линейном росте амплитуды - диагностическое заключение работоспособное состояние, при экспоненциальном или параболическом росте - диагностическое заключение состояние, предшествующее отказу оборудования, а при появлении различий между измеряемыми и базовыми величинами спектра, превышающих допустимые параметры рассогласования, делают вывод о неисправности конкретного узла электроприводной арматуры.The closest analogue to the claimed technical solution is a method for diagnosing the technical condition of electric drive valves (RF patent for invention No. 2456629), which consists of comparing the measured values of the electric motor current spectrum with the initial values stored in the database, and including measuring mechanical vibrations during operation of the electric motor, recorded in the electric current signal in the stator windings of an asynchronous electric motor, which is used as a vibration sensor, and after measuring the current signal from the stator of the asynchronous motor, it is processed and converted, while the current spectrum is used as a diagnostic parameter, and the frequency of the current signal is normalized to the frequency network, and by changing the amplitude of the natural frequencies of the valve and electric drive units, the development of the defect is judged, while with a constant amplitude a diagnostic conclusion is given as normal, with a weak linear increase in the amplitude - a diagnostic conclusion is a working state, with exponential or parabolic growth - a diagnostic conclusion is a state preceding failure equipment, and when differences appear between the measured and basic spectrum values that exceed the permissible mismatch parameters, a conclusion is drawn about a malfunction of a specific unit of electric drive valves.

Недостатком ближайшего аналога является низкая точность измерений диагностических сигналов, определяемых в виде амплитуд и отличающихся на разных временных участках.The disadvantage of the closest analogue is the low accuracy of measurements of diagnostic signals, defined in the form of amplitudes and differing in different time periods.

Задачей, достигаемой предлагаемым изобретением является повышение качества обнаружения неисправности роторного оборудования для анализа возможности его дальнейшей эксплуатации.The objective achieved by the proposed invention is to improve the quality of fault detection of rotary equipment to analyze the possibility of its further operation.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении погрешности измерений и анализа диагностических сигналов.The technical result achieved by the present invention is to reduce the measurement error and analysis of diagnostic signals.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе диагностики технического состояния роторного оборудования, заключающемся в определении и оценке механических вибраций оборудования, предложено предварительно измерять и записывать за контрольный промежуток времени величину эталонного диагностического сигнала заведомо исправного оборудования того же типа, что и проверяемое роторное оборудование, а затем за контрольный промежуток времени измерять и записывать диагностические сигналы в процессе работы проверяемого оборудования, после чего разбивать произведённые записи эталонного сигнала и сигнала проверяемого оборудования на не менее чем пять участков продолжительностью не менее двух секунд, каждый участок записи эталонного и проверяемого сигналов преобразовывать в спектр, представляющий собой распределение амплитуд по частотам, осуществлять выборку амплитуд спектров диагностических сигналов проверяемого и исправного оборудования на частотах проявления отклонений проверяемого и эталонного сигналов, а затем вычислять модули разности амплитуд спектров проверяемого и исправного оборудования и осуществлять ранжирование модулей разности и суммирование полученных рангов, а сумму полученных рангов сравнивать с критическим значением, после чего делать вывод о превышении роторным оборудованием регламентированных значений вибрации и, как следствие, его неисправности в случае, если сумма полученных рангов превышает критическое значение, или об исправности оборудования электродвигателя, если сумма полученных рангов меньше критического значения.The essence of the invention is that in the method for diagnosing the technical condition of rotary equipment, which consists in determining and assessing the mechanical vibrations of the equipment, it is proposed to first measure and record over a control period of time the value of the reference diagnostic signal of known-good equipment of the same type as the rotary equipment being tested, and then, over a control period of time, measure and record diagnostic signals during operation of the equipment under test, and then divide the recordings of the reference signal and the signal of the equipment under test into at least five sections lasting at least two seconds, convert each section of the recording of the reference and test signals into a spectrum , which is the distribution of amplitudes by frequency, sample the amplitudes of the spectra of the diagnostic signals of the tested and serviceable equipment at the frequencies of manifestation of deviations of the tested and reference signals, and then calculate the modules of the difference in the amplitudes of the spectra of the tested and serviceable equipment and rank the difference modules and summation of the obtained ranks, and the sum compare the obtained ranks with the critical value, and then draw a conclusion about the rotary equipment exceeding the regulated vibration values and, as a consequence, its malfunction if the sum of the obtained ranks exceeds the critical value, or about the serviceability of the electric motor equipment if the sum of the obtained ranks is less than the critical value.

Также предложено в качестве диагностического сигнала использовать виброускорение.It is also proposed to use vibration acceleration as a diagnostic signal.

Критическое значение предложено определять в зависимости от уровня значимости и объёма выборки по Т-критерию Уилкоксона.It is proposed to determine the critical value depending on the level of significance and sample size using the Wilcoxon T-test.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is carried out as follows.

Диагностику вибраций роторного оборудования осуществляют виброакустическими датчиками АР2043 путем измерений значения виброускорения. Виброакустические датчики устанавливают в соответствии с ГОСТ ИСО 10816. Требования к периодичности диагностирования в зависимости от состояDiagnostics of vibrations of rotary equipment is carried out using vibroacoustic sensors AR2043 by measuring the vibration acceleration value. Vibroacoustic sensors are installed in accordance with GOST ISO 10816. Requirements for diagnostic frequency depending on the condition

--

Claims (1)

ния оборудования устанавливаются нормативными документами предприятия.equipment are established by regulatory documents of the enterprise. Сначала предварительно измеряют и записывают за контрольный промежуток времени величину эталонного диагностического сигнала заведомо исправного оборудования того же типа, что и проверяемое роторное оборудование. Затем за контрольный промежуток времени измеряют и записывают диагностические сигналы в процессе работы проверяемого оборудования.First, the value of the reference diagnostic signal of known-good equipment of the same type as the rotor equipment being tested is preliminarily measured and recorded over a control period of time. Then, over a control period of time, diagnostic signals are measured and recorded during the operation of the equipment under test. После чего разбивают произведённые записи эталонного сигнала и сигнала проверяемого оборудования на не менее чем пять участков продолжительностью не менее двух секунд, а каждый участок записи эталонного и проверяемого сигналов преобразуют в спектр, представляющий собой распределение амплитуд по частотам.Then the recordings of the reference signal and the signal of the equipment under test are divided into at least five sections lasting at least two seconds, and each section of the recording of the reference and test signal is converted into a spectrum, which is a distribution of amplitudes over frequencies. Затем осуществляют выборку амплитуд спектров диагностических сигналов проверяемого и исправного оборудования на частотах проявления отклонений проверяемого и эталонного сигналов и вычисляют модули разности амплитуд спектров проверяемого и исправного оборудования.Then, the amplitudes of the spectra of the diagnostic signals of the tested and serviceable equipment are sampled at the frequencies at which deviations of the tested and reference signals occur, and the modules of the difference in the amplitudes of the spectra of the tested and serviceable equipment are calculated. После этого осуществляют ранжирование модулей разности и суммирование полученных рангов, а сумму полученных рангов сравнивают с критическим значением.After this, the difference modules are ranked and the resulting ranks are summed, and the sum of the obtained ranks is compared with the critical value. На основании проведенных операций делают вывод о превышении роторным оборудованием регламентированных значений вибрации и, как следствие, его неисправности в случае, если сумма полученных рангов превышает критическое значение, или об исправности оборудования электродвигателя, если сумма полученных рангов меньше критического значения.Based on the operations performed, a conclusion is made that the rotor equipment exceeds the regulated vibration values and, as a consequence, its malfunction if the sum of the obtained ranks exceeds the critical value, or about the serviceability of the electric motor equipment if the sum of the obtained ranks is less than the critical value. Способ диагностики технического состояния роторного оборудования был реализован на Нововоронежской АЭС и поясняется следующим примером. Результат полученных измерений и анализа приведен на фиг. 1, где представлен полученный график спектров исправного и неисправного оборудования, и в таблице на фиг. 2.A method for diagnosing the technical condition of rotary equipment was implemented at the Novovoronezh NPP and is illustrated by the following example. The result of the obtained measurements and analysis is shown in Fig. 1, where the resulting graph of the spectra of serviceable and faulty equipment is presented, and in the table in FIG. 2. Были измерены сигналы вибрации исправного оборудования и оборудования подшипника роторного оборудования с предполагаемым дефектом подшипника. Каждый сигнал был разбит на десять фрагментов длительностью в две секунды и на каждом участке был построен спектр Фурье. Амплитуды были измерены на характерных частотах сепаратора 7 Гц и тел качения 83 Гц, при этом результаты занесены в колонки 1-4 таблицы на фиг. 1. Для обеих частот были вычислены разности амплитуд спектров в исправном и неисправном состояниях (колонки 5 и 6 таблицы на фиг. 1). Модули разностей отсортированы по возрастанию, при этом меньшей разности приписан меньший ранг (колонки 7 и 8 таблицы на фиг. 1). Инверсные ранги просуммированы (строка 11 таблицы на фиг. 1) и сравнены с критическими значениями для двух различных уровней значимости (строки 12 и 13 таблицы на фиг. 1). Амплитуда на частоте сепаратора 7 Гц в четырех случаях из десяти увеличивалась при наличии дефекта, в двух не изменялась, а в четырех уменьшалась. Сумма рангов оказалась значительно больше критической, следовательно, амплитуда на данной частоте не характеризует состояние. Амплитуды на частоте наружного кольца в большинстве случаев растут, а если снижаются, то редко и незначительно, в соответствии с критерием Вилкоксона, данные амплитуды являются надежными диагностическими признаками. Анализ спектра, включающий оценку диагностических признаков по критерию Вилкоксона, указал на наличие дефекта подшипника диагностируемого роторного оборудования.The vibration signals of healthy equipment and bearing equipment of rotary equipment with a suspected bearing defect were measured. Each signal was divided into ten fragments lasting two seconds, and a Fourier spectrum was constructed in each section. The amplitudes were measured at the characteristic frequencies of the separator 7 Hz and the rolling elements 83 Hz, and the results are listed in columns 1-4 of the table in Fig. 1. For both frequencies, the differences in the amplitudes of the spectra in the working and faulty states were calculated (columns 5 and 6 of the table in Fig. 1). The difference modules are sorted in ascending order, with the smaller difference assigned a lower rank (columns 7 and 8 of the table in Fig. 1). The inverse ranks are summed (row 11 of the table in Fig. 1) and compared with the critical values for two different significance levels (rows 12 and 13 of the table in Fig. 1). The amplitude at a separator frequency of 7 Hz in four cases out of ten increased in the presence of a defect, in two it did not change, and in four it decreased. The sum of ranks turned out to be significantly greater than the critical one, therefore, the amplitude at this frequency does not characterize the state. Amplitudes at the frequency of the outer ring in most cases increase, and if they decrease, it is rare and insignificant; in accordance with the Wilcoxon test, these amplitudes are reliable diagnostic signs. Spectrum analysis, including assessment of diagnostic signs using the Wilcoxon test, indicated the presence of a defect in the bearing of the diagnosed rotary equipment. Предлагаемый способ может быть использован на АЭС, а также для контроля технического состояния роторного оборудования на предприятиях и объектах техники, теплоэнергетики и других отраслей промышленности.The proposed method can be used at nuclear power plants, as well as for monitoring the technical condition of rotary equipment at enterprises and facilities of technology, thermal power engineering and other industries. Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество обнаружения неисправности роторного оборудования, например, динамических насосов и вентиляторов, входящих в состав систем энергоблоков АЭС, что позволит повысить уровень безопасной эксплуатации атомных станций.The use of the proposed method makes it possible to improve the quality of fault detection of rotary equipment, for example, dynamic pumps and fans that are part of the systems of nuclear power plant units, which will improve the level of safe operation of nuclear power plants. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ диагностики технического состояния роторного оборудования, заключающийся в определении и оценке механических вибраций оборудования, отличающийся тем, что предварительно измеряют и записывают за контрольный промежуток времени величину эталонного диагностического сигнала заведомо исправного оборудования того же типа, что и проверяемое роторное оборудование, а затем за контрольный промежуток времени измеряют и записывают диагностические сигналы в процессе работы проверяемого оборудования, после чего разбивают произведённые записи эталонного сигнала и сигнала проверяемого оборудования на не менее чем пять участков продолжительностью не менее двух секунд, каждый участок записи эталонного и проверяемого сигналов преобразуют в спектр, представляющий собой распределение амплитуд по частотам, осуществляют выборку амплитуд спектров диагностических сигналов проверяемого и исправного оборудования на частотах проявления отклонений проверяемого и эталонного сигналов, а затем вычисляют модули разности амплитуд спектров проверяемого и исправного оборудования и осуществляют ранжирование модулей разности и суммирование полученных рангов, а сумму полученных рангов сравнивают с критическим значением, после чего делают вывод о превышении роторным оборудованием регламентированных значений вибрации и, как следствие, его неисправности в случае, если сумма полученных рангов превышает критическое значение, или об исправности1. A method for diagnosing the technical condition of rotary equipment, which consists in determining and assessing mechanical vibrations of the equipment, characterized in that the value of the reference diagnostic signal of known good equipment of the same type as the rotary equipment being tested is first measured and recorded over a control period of time, and then after control period of time, measure and record diagnostic signals during operation of the equipment under test, after which the records of the reference signal and the signal of the equipment under test are divided into at least five sections lasting at least two seconds, each section of the recording of the reference and test signals is converted into a spectrum, which is distribution of amplitudes by frequency, sample the amplitudes of the spectra of diagnostic signals of the tested and serviceable equipment at the frequencies of manifestation of deviations of the tested and reference signals, and then calculate the modules of the difference in the amplitudes of the spectra of the tested and serviceable equipment and carry out the ranking of the difference modules and summation of the obtained ranks, and the sum of the obtained ranks is compared with a critical value, after which a conclusion is made that the rotor equipment exceeds the regulated vibration values and, as a consequence, its malfunction if the sum of the obtained ranks exceeds the critical value, or about the serviceability --
EA202390109 2020-09-01 2020-11-27 METHOD FOR DIAGNOSTICS TECHNICAL CONDITION OF ROTOR EQUIPMENT EA044656B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128922 2020-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044656B1 true EA044656B1 (en) 2023-09-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6393373B1 (en) Model-based fault detection system for electric motors
Tavner et al. Monitoring generators and large motors
Sin et al. Induction machine on-line condition monitoring and fault diagnosis-a survey
EP0909380B1 (en) Model-based fault detection system for electric motors
US10088506B2 (en) Method for detecting a fault condition in an electrical machine
WO2014123443A1 (en) Method and device for vibration diagnosis and forecasting sudden engine failure
KR19980084275A (en) Motor abnormal condition monitoring system through signal analysis of power supply line
EA044656B1 (en) METHOD FOR DIAGNOSTICS TECHNICAL CONDITION OF ROTOR EQUIPMENT
RU2753578C1 (en) Method for diagnostics of the technical conditions of rotary equipment
RU2730109C1 (en) Vibration monitoring method of brush-collector units of direct-current motors
Renwick Condition monitoring of machinery using computerized vibration signature analysis
RU2444039C1 (en) Method and apparatus for diagnosing process device using process parameter sensor signal
Bachir et al. Application of principal component analysis approach in gas turbine defect diagnosis
Ibragimov et al. Exploration of the combined vibration parameters and external magnetic field in diagnosing asynchronous electric motors
McJunkin et al. Online Monitoring of Induction Motors
da Silva Gazzana et al. An automated system for incipient fault detection and diagnosis in induction motors based on MCSA
Kulkarni et al. Analysis of Vibration Signals of Rolling Element Bearings with Localized Defects
Gazzana et al. A system for incipient fault detection and fault diagnosis based on MCSA
Negrea Fault Diagnostics of Electrical AC Machine
RU2574315C1 (en) Electromechanical equipment diagnostic method
Gajjar et al. PC-based diagnostic tool for predictive maintenance of cement mill equipment
Erol A symptomatic study in the perspective of prognostic approach in mechanical maintenance
Ganason et al. Implementation of Likelihood of Failure (LoF) Methodology for HV Motors in Industry
McJunkin et al. Light Water Reactor Sustainability Program Online Monitoring of Induction Motors
Erol A Prognostic Approach to the Resonance Failure Problem by Triple Sensing Technology