RU2080647C1 - Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals - Google Patents

Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals Download PDF

Info

Publication number
RU2080647C1
RU2080647C1 RU94018005A RU94018005A RU2080647C1 RU 2080647 C1 RU2080647 C1 RU 2080647C1 RU 94018005 A RU94018005 A RU 94018005A RU 94018005 A RU94018005 A RU 94018005A RU 2080647 C1 RU2080647 C1 RU 2080647C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
equipment
interval
wear
control
control action
Prior art date
Application number
RU94018005A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94018005A (en
Inventor
Игорь Иванович Грициненко
Original Assignee
Игорь Иванович Грициненко
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 Игорь Иванович Грициненко filed Critical Игорь Иванович Грициненко
Priority to RU94018005A priority Critical patent/RU2080647C1/en
Publication of RU94018005A publication Critical patent/RU94018005A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2080647C1 publication Critical patent/RU2080647C1/en

Links

Landscapes

  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: automatic control systems which monitors discrete states of objects to be controlled. SUBSTANCE: method involves detection of operating conditions and wear level of controlled equipment which is checked at regular intervals by means of automatic monitoring of wear alternation in equipment during its service life. Method is coincided with control actions on equipment and requires measurement of time interval between sending a control action for state transition and receiving a response that equipment is in required state. Difference between this interval and interval which was detected during last control action is used for decision about fault conditions of this equipment; difference between this interval and interval which was detected during first control action on new equipment is used for judging wear conditions of equipment. This results in possibility to detect fault conditions which are caused by premature wear and developing fault in equipment. EFFECT: detection of developing fault conditions, possibility to check equipment simultaneously with normal control operations without need for special test actions.

Description

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП), реализующим функции автоматического контроля дискретных состояний технологического оборудования. The invention relates to automated process control systems (ACS TP) that implements the functions of automatic control of discrete states of technological equipment.

Под технологическим оборудованием, имеющим дискретные состояния, подразумеваются устройства с перемещением регулирующего органа (краны, клапаны, задвижки, шиберы, вентили и т.п.), оборудование агрегатного типа (насосы, вентиляторы, дымососы и т.п.) и другое технологическое оборудование, переводимое путем подачи управляющих воздействий из одного дискретного состояния (или режима работы) в другое. Technological equipment with discrete states means devices with movement of the regulatory body (taps, valves, gate valves, gates, valves, etc.), aggregate type equipment (pumps, fans, smoke exhausters, etc.) and other technological equipment translated by filing control actions from one discrete state (or operating mode) to another.

В существующих системах автоматического контроля для диагностирования работоспособности дискретных исполнительных механизмов и агрегатов с дискретными состояниями используется контрольное время исполнения управляющего воздействия. Например в [1] контрольное время срабатывания кранов принято равным 60 с, а включения и выхода на режим насосов 30 с. In existing automatic control systems, for monitoring the operability of discrete actuators and units with discrete states, the control execution time is used. For example, in [1], the control response time of the taps was taken to be 60 s, and the start and exit to the pump mode were 30 s.

Недостатками этого способа являются необходимость предварительной экспертной оценки контрольного времени срабатывания, как правило с полуторо-двукратным запасом, и отсутствие индивидуального подхода к каждому конкретному экземпляру дискретного исполнительного механизма или агрегата с дискретными состояниями. The disadvantages of this method are the need for preliminary expert evaluation of the control response time, usually with one and a half to twofold margin, and the lack of an individual approach to each specific instance of a discrete actuator or unit with discrete states.

Известен способ снятия переходных характеристик, применяемый для диагностирования гидравлических приводов строительных машин. Способ основан на анализе реакции гидросистемы на мгновенные изменения давления в ней [2, c. 531]
Недостатками этого способа являются необходимость тестового воздействия на объект и использование дополнительных накладных или встраиваемых датчиков для непрерывного съема и записи ответной реакции объекта на возмущение.
A known method of removing transient characteristics used to diagnose hydraulic drives of construction vehicles. The method is based on the analysis of the response of the hydraulic system to instantaneous pressure changes in it [2, p. 531]
The disadvantages of this method are the need for a test effect on the object and the use of additional overhead or built-in sensors for continuous removal and recording the response of the object to the disturbance.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, реализованный в технических средствах стендового диагностирования строительных машин для измерения времени торможения тормозов кранов: определяется интервал времени между началом торможения, когда частота вращения тормозного шкива соответствует номинальной, и концом торможения, когда частота вращения тормозного шкива близка к нулю [2, c. 547] В качестве датчика частоты вращения используют тахогенератор постоянного тока, вал которого через контактный ролик связывают во время диагностирования с тормозным шкивом. Момент начала торможения, так же как и в электромеханическом счетчике тормозного пути [2, c. 546] фиксируют по снятию напряжения с тормозного электромагнита или электрогидротолкателя. Closest to the proposed technical solution is the method implemented in the technical means of bench diagnostics of construction machines for measuring the braking time of cranes' brakes: the time interval between the start of braking when the speed of the brake pulley corresponds to the rated speed and the end of braking when the speed of rotation of the brake pulley is close to zero [2, p. 547] As a speed sensor, a direct current tachogenerator is used, the shaft of which is connected through a contact roller during diagnosis with a brake pulley. The moment of the beginning of braking, as well as in the electromechanical counter of the braking distance [2, p. 546] is fixed by relieving stress from the brake electromagnet or electrohydro pusher.

Недостатком этого способа является необходимость специального стендового оборудования для тестового диагностирования объекта. The disadvantage of this method is the need for special bench equipment for test diagnosis of the object.

Цель изобретения оперативное функциональное (рабочее) диагностирование исправности и степени износа периодически управляемого технологического оборудования, имеющего дискретные состояния. The purpose of the invention is operational functional (working) diagnostics of serviceability and wear rate of periodically controlled technological equipment having discrete states.

Указанная цель достигается за счет автоматического контроля кривой износа такого технологического оборудования в течение срока его службы. Контроль совмещают с каждым управляющим воздействием на данное технологическое оборудование и ведут по интервалу времени между моментом подачи управляющего воздействия на изменение состояния и моментом прихода технологического оборудования в требуемое дискретное состояние. По степени отклонения этого интервала времени от интервала времени, определенного при предыдущем управляющем воздействии, судят о предаварийности технологического оборудования, а по отклонению от интервала времени, определенного при самом первом управляющем воздействии на еще новое неизношенное технологическое оборудование, судят о степени износа этого оборудования. This goal is achieved by automatically controlling the wear curve of such process equipment during its service life. The control is combined with each control action on the given technological equipment and is conducted according to the time interval between the moment the control action is applied to the state change and the moment the technological equipment arrives at the required discrete state. By the degree of deviation of this time interval from the time interval determined during the previous control action, the pre-failure of the technological equipment is judged, and by the deviation from the time interval determined during the very first control action on still new worn-out technological equipment, the degree of wear of this equipment is judged.

Предлагаемый способ позволяет своевременно обнаруживать предаварийные ситуации, связанные с преждевременным износом и назревающим отказом периодически управляемого технологического оборудования, имеющего дискретные состояния. При этом диагностика совмещена с процессом рабочего управления и не требует исключения оборудования из технологии для специальных тестовых испытаний. The proposed method allows timely detection of pre-emergency situations associated with premature deterioration and brewing failure of periodically controlled technological equipment having discrete states. In this case, the diagnostics are combined with the process of working control and do not require the exclusion of equipment from the technology for special test tests.

Для осуществления предлагаемого способа, например в АСУ ТП по отношению к дискретным исполнительным механизмам (ДИМ). Выполняются следующие операции:
при каждом рабочем управляющем воздействии на ДИМ автоматически контролируются (по датчикам положения, состояния или косвенным признакам) интервал времени между моментом подачи управляющего воздействия на изменение состояния и моментом прихода ДИМ в требуемое дискретное состояние;
в течение срока службы периодически управляемого ДИМ ведется автоматический учет самого первоначального, предыдущего и текущего интервалов времени срабатывания ДИМ (перехода ДИМ из одного дискретного состояния в другое);
при отклонении текущего интервала времени срабатывания ДИМ от предыдущего сверх допустимых границ автоматически сигнализируется предаварийное состояние данного экземпляра ДИМ;
при нормальном срабатывании ДИМ оценивается степень его износа по величине отклонения текущего интервала времени срабатывания ДИМ от интервала времени, определенного при самом первом управляющем воздействии на еще новый неизношенный ДИМ.
To implement the proposed method, for example, in industrial control systems with respect to discrete actuators (DIM). The following operations are performed:
at each working control action on the DIM, the time interval between the moment the control action is applied to the state change and the moment the DIM arrives at the required discrete state is automatically controlled (by position, state, or indirect indicators);
during the service life of a periodically controlled DIM, automatic accounting of the initial, previous and current DIM response time intervals (transition of DIM from one discrete state to another) is kept;
when the current interval of the DIM response time deviates from the previous one over the allowable limits, the emergency condition of this DIM instance is automatically signaled;
during normal operation of a DIM, the degree of its deterioration is estimated by the deviation of the current interval of the DIM operation time from the time interval determined during the very first control action on a still new unworn DIM.

Допустимые границы отклонения текущего интервала времени срабатывания ДИМ от предыдущего такого интервала либо жестко задаются, либо автоматически подстраиваются в результате математической обработки статистических данных об указанных отклонениях, поступающих в течение всего срока службы ДИМ. The permissible deviation limits of the current DIM response time interval from the previous such interval are either rigidly set or automatically adjusted as a result of mathematical processing of statistical data on the indicated deviations, which are received during the whole life of the DIM.

Принципиальная возможность осуществления предлагаемого способа подтверждается данными по надежности и диагностированию технических объектов. The fundamental possibility of implementing the proposed method is confirmed by data on the reliability and diagnosis of technical objects.

Во всех технических объектах наблюдаются необратимые случайные измерения определяющих параметров в процессе износа, старения или разрегулирования [3, c. 66] Всякому внезапному отказу предшествует накопление тех или иных изменений внутри технического объекта (износ деталей, старение материалов, разрегулирование) [4, c. 12] С течением времени эксплуатации растет интенсивность отказов технических объектов из-за их износа [4, c. 245] Скорость изменения определяющих параметров технического объекта уменьшается или увеличивается экспоненциально с течением наработки и стремится к стационарному значению [4, c. 265]
К настоящему времени накоплен гигантский экспериментальный материал о формах кривых износа. Типичная кривая износа [4, c. 232] состоит из трех участков: начального периода приработки элементов к конкретным условиям эксплуатации (определяющий параметр объекта уменьшается постепенно), основного периода работы элемента (определяющий параметр объекта примерно постоянен) и периода "старости" элемента (скорость изменения параметра катастрофически растет).
In all technical objects, irreversible random measurements of the determining parameters are observed during wear, aging or deregulation [3, p. 66] Any sudden failure is preceded by the accumulation of certain changes within the technical object (wear of parts, aging of materials, deregulation) [4, p. 12] Over time, the failure rate of technical objects increases due to their wear [4, p. 245] The rate of change of the defining parameters of a technical object decreases or increases exponentially with the course of operating time and tends to a stationary value [4, p. 265]
To date, gigantic experimental material has been accumulated on the forms of wear curves. Typical wear curve [4, p. 232] consists of three sections: the initial period of running-in of elements to specific operating conditions (the defining parameter of the object decreases gradually), the main period of the element (the defining parameter of the object is approximately constant) and the period of "aging" of the element (the rate of change of the parameter dramatically increases).

Практическая измеримость современными программно-техническими средствами АСУ ТП времени выполнения исполнительными механизмами (ИМ) команд управления не вызывает сомнения при знакомстве с их динамическими характеристиками [5, c. 716-788]
Так, номинальное время полного хода выходного вала однооборотных электрически ИМ типа МЭО и МЭО-К составляет от 10 до 160 с, в зависимости от модификации. А номинальное время полного хода выходного вала многооборотных электрических ИМ типа МЭМ составляет от 25 до 400 с. Прямоходные электрические ИМ типа МЭП имеют номинальное время полного хода штока от 10 до 160 с.
The practical measurability of modern software and hardware of an automated process control system of the time it takes for executive teams (MI) to execute control commands is not in doubt when they become acquainted with their dynamic characteristics [5, p. 716-788]
So, the nominal time of the full stroke of the output shaft of single-turn electromagnetically MI type MEO and MEO-K is from 10 to 160 s, depending on version. And the nominal full-stroke time of the output shaft of multi-turn electric IM type MEM is from 25 to 400 s. Linear electric IM type MEP have a nominal full-stroke time of the rod from 10 to 160 s.

Вентили, поворотные, запорные и отсечные клапаны, регулирующие и смесительные клапаны, затворы промышленной трубопроводной арматуры с электрическим управлением, в частности отсечные клапаны типа 22с934р, имеют время открывания до 40 с, а время закрывания до 1 с. Valves, rotary, shut-off and shut-off valves, control and mixing valves, valves of industrial pipe fittings with electric control, in particular shut-off valves of type 22s934r, have an opening time of up to 40 s and a closing time of up to 1 s.

Пневматические и электропневматические ИМ и арматура с пневмоприводом, в частности поршневые прямоходные пневмоцилиндры, при ходе поршня до 60-400 мм и скорости перемещения штока не более 0,5-1 м/с имеют время полного хода штока около 0,06-0,8 с, а электропневматические ИМ типа МПП-125-ДКЭ до 8 с. Pneumatic and electro-pneumatic actuators and fittings with a pneumatic actuator, in particular piston straight-through pneumatic cylinders, with a piston stroke of up to 60-400 mm and a rod speed of not more than 0.5-1 m / s have a full stroke time of about 0.06-0.8 s, and electropneumatic IM type MPP-125-DKE up to 8 s.

Вариация времени выполнена ИМ поданной ему команды управления также реально существует в процессе эксплуатации и может быть вызвана следующими причинами. The time variation is performed by the MI of the control command submitted to it also actually exists during operation and can be caused by the following reasons.

В однооборотных электрических ИМ типа МЭО и МЭО-К возможно затормаживание выходного вала нагрузкой [5, c. 716-788] а на задвижках даже устанавливают выключатели, выдающие дискретный сигнал при превышении момента или усилия на выходном органе. Для связи с блоком сигнализации положения некоторые конструкции ИМ содержат вспомогательный редуктор, шестерни которого также могут заедать и выходить из строя. In single-turn electric IMs like MEO and MEO-K, it is possible to brake the output shaft with a load [5, p. 716-788] and on valves, even switches are installed that give a discrete signal when the torque or force exceeded on the output organ. To communicate with the position signaling unit, some MI designs contain an auxiliary gearbox, the gears of which can also seize and fail.

Для электрической части управления ИМ характерны следующие виды отказов: несрабатывание (обрыв) при наличии сигнала управления; срабатывание (короткое замыкание) при отсутствии сигнала управления; сохранение замкнутого состояния при снятии сигнала управления ("приваривание" контактов); самопроизвольный разрыв цепи при наличии команды управления и первоначального правильного срабатывания [6, c. 100]
Отказы ИМ могут быть связаны с заклиниванием штока, засорением, разрушением клапана, отказом двигателя или концевых выключателей [6, c. 119]
Исследование надежности электрических средств регулирования в условиях эксплуатации в различных отраслях промышленности показывает следующие основные виды отказов: залипание, сгорание или перекос контактов магнитных пускателей, сгорание или обрыв обмоток, короткие замыкания, повреждение механических элементов, заедание или поломка шестерен редукторов, поломка или разрегулировка концевых выключателей, нарушение контактов в концевых выключателя или датчиках положения, "заедание" (тугой ход) регулирующего органа [6, c. 211-212]
Источники информации:
1. Управление исполнительными механизмами. Описание постановки задачи Ца. 17705.029 ЗВ2 (Техно-рабочий проект "АСУТП УКПГ Карачаганакского НГКМ").
The following types of failures are characteristic of the electrical part of the MI control: failure (break) in the presence of a control signal; operation (short circuit) in the absence of a control signal; maintaining a closed state when removing the control signal ("welding" of contacts); spontaneous open circuit in the presence of a control command and the initial correct operation [6, p. one hundred]
MI failures can be associated with stem jamming, clogging, valve failure, failure of the motor or limit switches [6, p. 119]
A study of the reliability of electrical controls in operating conditions in various industries shows the following main types of failures: sticking, burning or skewing of contacts of magnetic starters, burning or open windings, short circuits, damage to mechanical elements, jamming or breakage of gears of gearboxes, breakage or misalignment of limit switches , violation of contacts in the limit switch or position sensors, “jamming” (tight running) of the regulatory body [6, p. 211-212]
Information sources:
1. Management of executive mechanisms. Description of the problem statement of Tsa. 17705.029 ЗВ2 (Techno-working project "Automated process control system for gas treatment facilities of Karachaganak NGKM")

Краснодар. СПКБ Промавтоматика, 1988. Krasnodar. SPKB Promavtomatika, 1988.

2. Технические средства диагностирования. Справочник /Клюев В.В. Пархоменко П.П. Абрамчук В.Е. и др. под общ. ред. В.В. Клюева. М. Машиностроение, 1989. 2. Technical means of diagnosis. Reference book / Klyuev V.V. Parkhomenko P.P. Abramchuk V.E. and others under the general. ed. V.V. Klyueva. M. Engineering, 1989.

3. Глазунов Л.П. Смирнов А.Н. Проектирование технических систем диагностирования. Л. Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. 3. Glazunov L.P. Smirnov A.N. Design of technical diagnostic systems. L. Energoatomizdat. Leningrad Department, 1982.

4. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. 4. Druzhinin G.V. Reliability of automated production systems.

4-е изд. перераб. и доп. М. Энергоатомиздат, 1986. 4th ed. reslave. and add. M. Energoatomizdat, 1986.

5. Промышленные приборы и средства автоматизации, Справочник /Баранов В. Я. Безновская Т.Х. Бек В.А. и др. под общ. ред. В.В. Черенкова. Л. Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. 5. Industrial devices and automation equipment, Reference / Baranov V. Ya. Beznovskaya T.Kh. Beck V.A. and others under the general. ed. V.V. Cherenkov. L. Engineering, Leningrad. Department, 1987.

6. Ястребенецкий М.А. Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами: Учеб. Пособие для вузов. М. Энергоатомиздат, 1989. 6. Yastrebenetsky M.A. Ivanova G.M. Reliability of automated process control systems: Textbook. Manual for universities. M. Energoatomizdat, 1989.

Claims (1)

Способ автоматического функционального диагностирования периодически управляемого технологического оборудования, имеющего дискретные состояния, путем определения интервала времени между моментом подачи управляющего воздействия на изменение состояния и моментом прихода технологического оборудования в требуемое дискретное состояние, отличающийся тем, что определение указанного интервала времени совмещают с каждым управляющим воздействием на технологическое оборудование и по степени отклонения этого интервала времени от интервала времени, определенного при предыдущем управляющем воздействии, судят о предаварийности технологического оборудования, а по отклонению от интервала времени, определенного при первом управляющем воздействии на технологическое оборудование, судят о степени износа этого оборудования. A method for automatic functional diagnostics of periodically controlled technological equipment having discrete states by determining the time interval between the moment the control action is applied to the state change and the moment the technological equipment arrives at the required discrete state, characterized in that the determination of the specified time interval is combined with each control action on the technological equipment and the degree of deviation of this time interval from the interval la of time determined in the previous control actions judged preemergencies process equipment, and the deviation from the time interval defined by the first control action on the process equipment, judge the degree of wear of the equipment.
RU94018005A 1994-05-17 1994-05-17 Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals RU2080647C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94018005A RU2080647C1 (en) 1994-05-17 1994-05-17 Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94018005A RU2080647C1 (en) 1994-05-17 1994-05-17 Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94018005A RU94018005A (en) 1996-01-27
RU2080647C1 true RU2080647C1 (en) 1997-05-27

Family

ID=20156001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94018005A RU2080647C1 (en) 1994-05-17 1994-05-17 Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2080647C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7702478B2 (en) 2005-02-28 2010-04-20 Rosemount Inc. Process connection for process diagnostics
US8898036B2 (en) 2007-08-06 2014-11-25 Rosemount Inc. Process variable transmitter with acceleration sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Технические средства диагностирования. Справочник под общей ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1989, с. 547. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7702478B2 (en) 2005-02-28 2010-04-20 Rosemount Inc. Process connection for process diagnostics
US8898036B2 (en) 2007-08-06 2014-11-25 Rosemount Inc. Process variable transmitter with acceleration sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11719360B2 (en) Partial stroke tests for shutdown valves
FI128783B (en) Valve positioner and diagnostic method
EP0354240B1 (en) Method and apparatus for monitoring and measuring dynamic loads in thrust inducing systems
US5487302A (en) Method and system for measuring gate valve clearances and seating force
JP4088160B2 (en) Valve stem breakage detection method
CN104964088B (en) Method and apparatus for diagnosing a valve using an electronic valve actuator
RU2420778C2 (en) Machine-aided determination of state of process control device using characteristic curves
US7584643B2 (en) Method for testing the functionality of an actuator, especially of an actuator of a safety valve
CN101815932B (en) Knowledge based valve control method
RU2649153C2 (en) Methods and apparatus for estimating condition of seal of rotary valve
WO1997048026A2 (en) A method for surveying the condition of a control valve, and a valve apparatus
CN105605299A (en) Diagnostic method for detecting control valve component failure
US5239874A (en) Method of monitoring the condition of a motor operated valve system
US5009101A (en) Method and apparatus for monitoring and measuring dynamic loads in thrust inducing systems
JPH11315955A (en) Maintenance monitor system for steam turbine valve
RU2080647C1 (en) Method for automatic functional diagnostics of controlled equipment which is checked at regular intervals
JP2000065246A (en) Abnormality diagnostic device of motor-operated valve
US5140853A (en) Method and apparatus for monitoring and measuring dynamic loads in thrust inducing systems
RU2171462C2 (en) Procedure testing operational preparedness of valves
JP2641687B2 (en) Electric valve self-diagnosis device
EP1443219A1 (en) Method and device for testing a pneumatic actuator
JP2713967B2 (en) Diagnostic equipment for pneumatic equipment
KR20220163249A (en) A Failure Detection Apparatus for a Hydraulic System
CN116940794A (en) HVAC system and related method
CN112567161B (en) Diagnosis of possible causes of changes at a control valve