Система вибрационного контроля и диагностики представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, адаптированных к конкретным условиям стенда и конкретному типу двигателя. Система является штатной и используется для проведения контрольных и приемо-сдаточных испытаний (ПСИ).
В качестве первичной аппаратуры используются акселерометры СА-136 и усилители заряда компании Vibro-Meter (Швейцария).
Схема расположения датчиков на двигателе ДР59Л представлена на рис. 2.3 Акселерометры с первым индексом Г в имени установлены в верхних точках, и имеют горизонтальное направление измерений. Акселерометры с индексом В установлены в горизонтальной плоскости и имеют вертикальное направление измерений.
Рис. 2.3. Схема расположения вибрационных преобразователей (акселерометров) на двигателе ДР59Л |
Рис. 2.4
Для сбора акустической информации используются платы NI - 4472. Плата имеет восемь одновременно опрашиваемых каналов. Каждый канал содержит собственный 24-х разрядный АЦП. Частоты дискретизации АЦП могут быть от 1 до 102.4 kHz, что позволяет охватывать для анализа частотную область от 0 до 45..50 kHz. С помощью этих же плат можно осуществить измерение тахометрических сигналов (они способны принимать вольтовой сигнал в диапазоне ±10В). Все устройства в системе работают в едином времени (синхронизируются частотой 10 МГц).
Фильтрация на входе (аппаратная) двухступенчатая: первая ступень -аналоговый фильтр (срезает частоты выше максимальной частоты квантования АЦП), вторая ступень - цифровой фильтр (настраиваемый, убирает частоты выше половины текущей частоты квантования).
Для установки платы используется шасси NI PXI 1000В. Шасси имеет 8 слотов для установки необходимых модулей в стандарте PXI. В первый слот устанавливается промышленный компьютер PXI-8176 со следующими характеристиками: Pentium III 1,26 ГГц, ОЗУ 256 МБ PC133 SDRAM, 10 ГБ НЖМД, интерфейс 100 BaseTX Ethernet, интерфейс GPIB (IEEE488.2) AGP SVGA 11 MB DRAM, 2 последовательных порта, параллельный порт, 2 USB, триггер, PS/2 разъем для мыши и клавиатуры. Операционная система Windows 98/NT/2000. Во второй и последующие слоты устанавливаются платы NI-4472.
Связь системы VibroNET 2.1 c САУ осуществляется по цифровой линии, рис. 2.5.
Рис. 2.5 Связь системы VibroNET 2.1 и САУ ИС
Общая архитектура программного обеспечения системы вибрационного контроля и диагностики показана на рис. 2.6.
Рис. 2.6 |
VibroNET 2.1 состоит из трех основных блоков: программы- конфигуратора, программы сбора и обработки сигналов, программы- анализатора.
Программа - конфигуратор обеспечивает:
- настройку параметров сбора;
- настройку параметров тахометрических каналов;
- настройку параметров вибрационных каналов и их градуировку;
- формирование диагностических признаков и их значений;
- защиту от несанкционированного доступа к файлам конфигурации и испытаний;
- импорт-экспорт файлов конфигурации и их протоколирование;
- просмотр файлов испытаний и выдачу их протоколов;
- запуск программы сбора и обработки сигналов измерительных каналов.
Программа сбора и обработки сигналов обеспечивает:
- автоматический сбор информации (реализаций) на стационарных режимах по программе АВТОСБОР;
- сбор информации (реализаций) по программе НЕПРЕРЫВНЫЙ СБОР по команде оператора;
- сбор одной реализации (1 БУФЕР) по команде оператора;
- сбор данных на нестационарных режимах - приемистость, малый газ, выбег по программе МАГНИТОГРАФ по команде оператора;
- передачу данных по вибрациям в САУ;
- запись полученной информации в базу данных;
- визуализацию циклограммы эксперимента (частоты вращения роторов и СКЗ общего уровня вибрационных сигналов по времени);
- визуализацию значений частот вращения роторов, полученных с тахометрических каналов;
- цветовую сигнализацию при превышении допустимых значений частот вращения роторов и СКЗ общего уровня;
- вывод текущего времени и времени от начала работы программы;
- визуализацию осциллограмм тахометрических и вибрационных сигналов;
- получение текущей информации по всем каналам - спектров текущих реализаций, каскадных диаграмм, огибающих частотных компонент (амплитудно-частотных характеристик);
- вывод предупреждающих сообщений;
- анализ текущего состояния с помощью диагностических алгоритмов и вывод диагностической информации;
- вывод протоколов испытаний;
- переход в программу - анализатор.
Программа - анализатор предназначена для просмотра полученной информации и углубленного анализа с целью уточнения диагностических признаков состояния и их значений. Программа обеспечивает:
- просмотр и корректировку конфигурации;
- загрузку баз данных;
- загрузку испытания из базы данных;
- визуализацию циклограммы испытания (частоты вращения роторов и СКЗ общего уровня вибрационных сигналов по времени);
- выделение любой реализации, полученной в эксперименте и ее обработку (осциллограмма, спектр, спектр мощности с идентифицированными гармоническими компонентами, и т.д.);
- получение каскадной диаграммы вибрационных спектров и проведение анализа;
- получение огибающих гармонических компонент (амплитудных и фазовых характеристик);
- получение формы колебаний ГТД в местах установки датчиков;
- проведение анализа нестационарных сигналов;
- построение трендов параметров;
- проведение диагностики состояния;
- статистическую обработку полученной информации по многим испытаниям различных двигателей;
- вывод протоколов анализа;
- и т. д.
Уникальность системы в том, что в ней реализуются не только функции для проведения контрольных и приемо-сдаточных испытаний, но и функции мониторинга стендового комплекса "двигатель - генератор", который может работать несколько дней или недель без перерыва под нагрузкой [50]. Т.е система является прообразом стационарной системы для использования в условиях КС.
Система прошла опытную эксплуатацию и в настоящее время используется для проведения с ее помощью контрольных и приемо-сдаточных испытаний. Предполагается оснащение этой системой и других стендов предприятия, создание которых запланировано на ближайшее время.
Использование данных, накопленных в процессе испытаний двигателей на стендах предприятия (алгоритмы и модели, программные модули, вибрационные паспорта конкретных двигателей, критерии диагностики и их значения и т.д.) позволяют решать и другую задачу - мониторинг и диагностика двигателей для обеспечения эксплуатации агрегатов на КС по их техническому состоянию.
2.4. Система параметрического контроля и диагностики
В процессе сбора и оцифровки сигналов идет передача газодинамических данных в блок параметрической диагностики системы VibroNET 2.1 от САУ ИС (температур, давлений, расходов, значений электрической мощности и т.д.).
На рис. 2.7 показана архитектура программной части системы VibroNET 2.1, обеспечивающая взаимодействие с САУ. В систему включен дополнительный блок - сервер данных (DS) и цикличный буфер данных для синхронизации оцифрованных сигналов с информацией САУ. Блок ведет опрос сигналов с вибрационных каналов с заданной частотой, постоянно рассчитывает СКЗ и направляет эти данные в САУ. Одновременно система получает информацию от САУ по всем параметрам процессов.
Для организации связи между системами используется драйверы компании National Instruments, позволяющие организовать обмен данными с контроллерами САУ (Fanuc - Series 90-70 PLS).
Полученные значения параметров далее используются в блоке параметрического анализа системы VibroNET 2.1.
Основные задачи, решаемые в блоке параметрического анализа:
- прием данных от стендовой системы автоматического управления (САУ ИС) и запись их в БД (температуры, давления, расходы и т.д.);
- визуализация циклограммы испытаний (параметров работы двигателя);
- сжатие информации;
- получение дроссельных характеристик испытуемого изделия;
- расчет основных показателей термодинамической эффективности в двигателе;
- формирование параметрического (термодинамического) паспорта испытуемого двигателя для использования в условиях эксплуатации на КС;
- диагностика технического состояния двигателя по параметрам эффективности;
- статистическая обработка полученной информации по многим испытаниям различных двигателей;
- вывод протоколов контроля, анализа, диагностики;
- получение трендов параметров эффективности в условиях КС;
- формирование графика проведения регламентных работ двигателя в условиях КС;
- и т. д.
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.