[go: up one dir, main page]

RU2112935C1 - Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2112935C1
RU2112935C1 RU94029262A RU94029262A RU2112935C1 RU 2112935 C1 RU2112935 C1 RU 2112935C1 RU 94029262 A RU94029262 A RU 94029262A RU 94029262 A RU94029262 A RU 94029262A RU 2112935 C1 RU2112935 C1 RU 2112935C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
diagnosed
electromagnetic
electromagnetic signals
elements
Prior art date
Application number
RU94029262A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94029262A (ru
Inventor
Александр Леопольдович Горелик
Александр Владимирович Масловский
Леонид Георгиевич Меньшиков
Евгений Георгиевич Перепелицин
Александр Борисович Тягунов
Сергей Самуилович Эпштейн
Original Assignee
Александр Леопольдович Горелик
Александр Владимирович Масловский
Леонид Георгиевич Меньшиков
Евгений Георгиевич Перепелицин
Александр Борисович Тягунов
Сергей Самуилович Эпштейн
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 Александр Леопольдович Горелик, Александр Владимирович Масловский, Леонид Георгиевич Меньшиков, Евгений Георгиевич Перепелицин, Александр Борисович Тягунов, Сергей Самуилович Эпштейн filed Critical Александр Леопольдович Горелик
Priority to RU94029262A priority Critical patent/RU2112935C1/ru
Publication of RU94029262A publication Critical patent/RU94029262A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2112935C1 publication Critical patent/RU2112935C1/ru

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики в процессе эксплуатации технического состояния механизмов, в том числе удаленных от аппаратуры диагностики. Сущность: источник 1 электромагнитных колебаний вырабатывает немодулированные гармонические электромагнитные колебания с длиной волны, удовлетворяющей соотношению 0,001d < λ < 100d, где d - максимальный линейный размер подвижных элементов, или импульсный электромагнитный сигнал, частота F следования импульсов которого удовлетворяет соотношению F > 2Nfк, где N - число подвижных элементов диагностируемого механизма; fк - максимальная частота колебаний подвижного узла. Облучающие колебания излучаются антенной 2 в направлении диагностируемого механизма или его подвижного узла. Отраженный объектом сигнал принимается приемником 5 электромагнитных колебаний в полосе частот
Figure 00000001
, где с - скорость света; fк -максимальная частота колебания подвижного узла. Зарегистрированные колебания подвергаются функциональным преобразованиям анализатором 8 спектра. В блоке 9 определяется диагностический параметр технического состояния механизма, который в блоке 10 сравнивается с его эталонным значением, поступившем из блока 11. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния механизмов, в том числе удаленных от места проведения контроля, а также функционирующих в гермозонах и агрессивных средах.
Известны способы и устройства диагностики технического состояния механизмов, основанные на регистрации вибродатчиками параметров вибрации механизмов, размещенных на вибростендах и подвергаемых вибрационному воздействию [1].
Однако способы и осуществляющие их устройства не представляют возможности диагностирования оборудования в режиме его эксплуатации, а предусматривают демонтаж механизмов и проведение испытаний на вибростендах.
Известны также способы виброакустической диагностики газотурбинных двигателей, заключающиеся в том, что в процессе работы механизма регистрируют диагностические параметры - виброакустические сигналы, генерируемые движущимися элементами механизма - ротором, лопаточными узлами и т.д., производят спектральный анализ зарегистрированных сигналов, сравнивают полученные диагностические параметры с их эталонными значениями, по результатам контроля судят о техническом состоянии механизма [2].
Однако известные виброакустические способы диагностики обладают рядом недостатков. Так, они требуют установки вибродатчиков непосредственно на движущихся элементах объекта диагностики и регистрации виброакустических сигналов в непосредственной близости от объекта, что в некоторых случаях затруднительно, а в ряде случаев невозможно. Параметры вибрации в точке расположения датчиков определяются условиями распространения колебаний от различных источников их возникновения, что требует получения значительного объема статической информации для настройки средств диагностики применительно к каждому типу объекта диагностики. Соединение датчиков с аппаратурой обработки при помощи проводных и кабельных линий не позволяет осуществлять диагностику удаленных или движущихся относительно средств диагностики объектов, а также объектов, функционирующих в агрессивных средах или в вакууме. Кроме того, виброакустические способы диагностики обладают недостаточной помехозащищенностью, что снижает достоверность диагностики.
В технике известны также радиоволновые способы измерения вибраций объектов контроля, заключающиеся в том, что контролируемый механизм облучают электромагнитными колебаниями, принимают отраженные электромагнитные колебания после взаимодействия с этим механизмом, анализируют зарегистрированные электромагнитные колебания, определяют параметры вибрации диагностируемого механизма [3].
Недостатками известного способа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью проведения диагностики технического состояния механизмов, выявления дефектов его подвижных и вращающихся узлов, т.к. указанный способ позволяет проводить лишь измерение амплитуды и частоты вибраций стационарных объектов.
Известно также радиоволновое устройство измерения вибраций объектов, содержащее, в частности, источник электромагнитных колебаний для облучения объекта, приемник электромагнитных колебаний и последовательно соединенный с ним блок регистрации и обработки сигнала [3].
Недостатки известного устройства аналогичны недостаткам описанного выше способа - ограниченные функциональные возможности, обусловленные обеспечением измерений лишь амплитуды и частоты вибрации стационарных объектов.
Задачей технического решения является расширение функциональных возможностей способа и устройства путем обеспечения диагностики технического состояния механизмов, а также их подвижных и вращающихся узлов.
Указанная задача обеспечивается тем, что по способу, заключающемуся в облучении электромагнитными колебаниями диагностируемого механизма, регистрации отраженных электромагнитных колебаний и анализе зарегистрированных сигналов, облучение диагностируемого механизма производят электромагнитными колебаниями с длиной волны λ, удовлетворяющей соотношению 0,001d < λ < 100d, где d - максимальный линейный размер подвижных элементов диагностируемого механизма, регистрацию отраженных механизмом электромагнитных колебаний производят в полосе частот
Figure 00000004
где c - скорость света; fк - максимальная частота колебаний подвижных элементов механизма, анализ зарегистрированных сигналов производят путем их функциональных преобразований и формирования диагностического параметра технического состояния механизма, сравнивают значение полученного диагностического параметра с его эталонным значением, по результатам сравнения определяют техническое состояние механизма.
Способ отличается также тем, что
облучение диагностируемого механизма производят немодулированными гармоническими электромагнитными колебаниями;
облучение диагностируемого механизма производят импульсными электромагнитными колебаниями, частота следования которых удовлетворяет соотношению F > 2 Nfк, где N - число подвижных элементов диагностируемого механизма; fк -максимальная частота колебаний подвижных элементов;
поток облучающих электромагнитных колебаний направляют на каждый отдельный подвижный элемент или узел диагностируемого механизма;
облучение отдельного подвижного элемента или узла диагностируемого механизма осуществляют через выполняющие функцию волноводов конструктивные узлы механизма, связанные с этим элементом;
облучение каждого отдельного подвижного элемента или узла диагностируемого механизма и прием отраженных им электромагнитных колебаний осуществляют разнесенными соответственно источником и приемником электромагнитных колебаний;
изменяют параметры облучающего электромагнитного поля путем одновременного облучения диагностируемого механизма с различных направлений несколькими источниками, регистрацию отраженных электромагнитных колебаний осуществляют несколькими приемниками;
изменяют параметры облучающего электромагнитного поля путем поочередного с различных направлений облучения в различные моменты времени отдельными источниками электромагнитных колебаний, регистрацию отраженных электромагнитных колебаний производят поочередно различными приемниками.
Указанная задача относительно устройства достигается тем, что в устройстве, содержащем источник электромагнитных колебаний, антенну с системой юстировки, приемник электромагнитных колебаний и соединенный с ним последовательно блок регистрации и обработки сигнала, последний выполнен в виде блока определения частоты колебаний подвижного узла, блока определения числа элементов подвижного узла, анализатора спектра, последовательно соединенных блока определения диагностического параметра и блока сравнения, блока хранения эталонного значения диагностического параметра, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а вход - с первым входом блока сравнения. Первый, второй и третий входы блока определения диагностического параметра соединены соответственно с выходами блока определения частоты колебаний подвижного узла, блока определения числа элементов подвижного узла и анализатора спектра, входы которых объединены и соединены с выходом приемника электромагнитных колебаний.
Проведенные патентные исследования показали, что заявленные способ и устройство не известны из источников информации, общедоступных на территории России, следовательно, они являются новыми.
Заявленные способ и устройство явным образом не следуют из уровня техники, следовательно, они имеют изобретательский уровень.
На чертеже изображена блок-схема устройства диагностики, осуществляющего способ.
Устройство, реализующее способ радиоволновой диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации, содержит источник 1 электромагнитных колебаний, связанную с ним антенну 2 излучения с системой 3 юстировки и направленную на объект 4 диагностирования, приемник 5 электромагнитных колебаний, связанный с антенной 2 излучения, блок 6 определения частоты колебаний диагностируемого подвижного узла диагностируемого механизма, блок 7 определения числа элементов диагностируемого подвижного узла, анализатор 8 спектра, последовательно соединенные блок 9 определения диагностического параметра и блок 10 сравнения, блок 11 хранения эталонного значения диагностического параметра, выход которого соединен с вторым входом блока 10, а вход - с первым выходом блока 9, первый, второй и третий входы блока 9 соединены соответственно с выходами блоков 6, 7 и 8, входы которых объединены и соединены с выходом приемника 5 электромагнитных колебаний.
Способ осуществляется следующим образом.
Источник 1 вырабатывает электромагнитные колебания, которые излучаются антенной 2 в направлении диагностируемого механизма 4.
При необходимости диагностики наличия дефектов в отдельных подвижных узлах диагностируемого механизма 4 (лопаточках, подшипниках и т.д.) при помощи системы 3 юстировки определяется выбор направления и поток электромагнитных колебаний направляют на диагностируемый в данный момент подвижный узел. Вращающиеся или движущиеся элементы механизма 4 при облучении их электромагнитными колебаниями вызывают их модуляцию, что приводит к появлению в спектре отраженного сигнала нерегулярных составляющих, несущих информацию о кинематических и конструктивных характеристиках этих элементов.
В соответствии с принципами дифракции радиоволн и экспериментально установлено, что для получения информации о конфигурации и структуре исследуемого элемента, а следовательно, для возможности диагностики его технического состояния длина волны зондирующего электромагнитного колебания и полоса частот регистрируемого отраженного электромагнитного колебания должны удовлетворять следующим соотношениям:
Figure 00000005
,
где
d - максимальный линейный размер элементов подвижных узлов механизма: fк - максимальная частота колебания подвижных элементов механизма.
При несоблюдении указанных соотношений число нерегулярных составляющих значительно увеличивается, что затрудняет обработку зарегистрированных сигналов и принятие диагностического решения.
При необходимости установления не только факта наличия дефекта в каком-либо элементе подвижного узла, но и определения его конкретного местонахождения (например, определения наличия дефекта определенной лопатки лопаточного узла) используется облучение подвижного узла импульсным электромагнитным сигналом, частота F следования импульсов которого удовлетворяет соотношению F > 2 Nfк, где N - число элементов подвижного узла. Использование импульсного сигнала обеспечивает возможность использования временного анализа сигнала для локализации дефекта. Приведенное соотношение (F > 2 Nfк) обусловлено получением достаточного объема информации для локализации дефекта.
Антенной 2 принимаются отраженные механизмом 4 и несущие информацию о нем электромагнитные колебания, которые через приемник 5 поступают на входы соответственно блока 6 определения частоты колебаний подвижного узла объекта диагностики, блока 7 определения числа элементов основного подвижного узла и анализатора 8 спектра.
Анализатором 8 спектра осуществляется одно из возможных функциональных преобразований зарегистрированного электромагнитного сигнала - спектральный, корреляционный анализ, анализ временной структуры сигнала или возможные их сочетания, предназначенные для выделения регулярных составляющих и нерегулярных составляющих, обусловленных наличием дефекта.
Полученные характеристики сигналов с выходов блоков 6, 7, 8 поступают на вход блока 9 определения диагностического параметра, которым является соотношение между значениями регулярной и нерегулярной составляющей. В блоке 10 сравнения производится сравнение вычисленного диагностического параметра с его эталонным значением, поступающим с выхода блока 11.
Результат сравнения является информацией о техническом состоянии элемента, узла или всего диагностируемого механизма.
Настоящий способ радиоволновой диагностики технического состояния механизма предусматривает получение также более полной информации о механизме:
предлагаемым способом возможно получение информации о техническом состоянии конкретных труднодоступных элементов, при этом зондирующий электромагнитный сигнал направляют на интересующий элемент через связанные с ним конструктивные элементы - топливопроводы, системы охлаждения, системы смазки, воздухозаборники, которые в данном случае выполняют функции волноводов;
при необходимости исключить из регистрируемого электромагнитного сигнала различные переотражения от других конструктивных элементов, которые являются помехой при облучении какого-либо конкретного элемента, используется принцип облучения и приема разнесенными в пространстве источником и приемником электромагнитных колебаний;
при необходимости получения более полной информации о состоянии различных узлов, находящихся внутри механизма, изменяют параметры облучающего электромагнитного поля, т.е. облучают узлы с различных направлений, что обеспечивается либо одновременным, либо поочередным включением нескольких источников и приемников электромагнитного излучения, установленных в различных точках непосредственно на диагностируемом механизме.
Использование предлагаемого способа радиоволновой диагностики обеспечивает следующие преимущества:
возможность диагностики машин и механизмов без непосредственного механического контакта средств технической диагностики с объектом диагностики, что обеспечивает проведение диагностики удаленных, движущихся относительно средств диагностики объектов и объектов, функционирующих в особых условиях: в агрессивных средах, гермозонах, вакууме и пр.;
возможность селективной диагностики отдельных элементов и узлов механизмов путем изменения облучаемой зоны объекта диагностики и длины волны зондирующего сигнала.

Claims (7)

1. Способ радиоволновой диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации, заключающийся в том, что диагностируемый механизм облучают электромагнитными сигналами, регистрируют отраженные электромагнитные сигналы после их взаимодействия с диагностируемым механизмом и анализируют их, отличающийся тем, что облучение диагностируемого механизма производят электромагнитными колебаниями с длиной волны λ, удовлетворяющей соотношению
0,001d < λ < 100d,
где d - максимальный линейный размер подвижных элементов диагностируемого механизма,
или электромагнитными радиоимпульсами с частотой F следования
F > 2Nfк,
где N - число подвижных элементов диагностируемого механизма;
fк - максимальная частота колебания подвижного узла,
регистрацию отраженных электромагнитных сигналов производят в полосе частот
Figure 00000006

где с - скорость света,
анализ отраженных сигналов осуществляют путем его спектрально-временной обработки, а о техническом состоянии механизма в процессе его эксплуатации судят по результатам сравнения полученных данных с их остальными значениями.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучающие электромагнитные сигналы направляют на каждый отдельный подвижный элемент или узел диагностируемого механизма.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что облучение отдельного подвижного элемента или узла диагностируемого механизма осуществляют через выполняющие роль волноводов конструктивные узлы механизма, связанные с этим элементом.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что облучение отдельного подвижного элемента или узла диагностируемого механизма и прием отраженных им электромагнитных сигналов осуществляют разнесенными в пространстве источником и приемником электромагнитных сигналов.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что изменяют параметры облучающего электромагнитного поля путем поочередного облучения с разных направлений элементов диагностируемого механизма в различные моменты времени отдельными источниками электромагнитных сигналов, а регистрацию отраженных электромагнитных сигналов производят поочередно различными приемниками.
6. Способ по п.2, отличающийся тем, что изменяют параметры облучающего электромагнитного поля путем одновременного облучения с различных направлений элементов диагностируемого механизма несколькими источниками, а регистрацию отраженных электромагнитных сигналов осуществляют несколькими приемниками.
7. Устройство для радиоволновой диагностики технического состояния механизмов в процессе эксплуатации, содержащее источник электромагнитных сигналов, связанную с ним антенну с системой юстировки, приемник электромагнитных сигналов и соединенный с ним последовательно узел регистрации и обработки сигналов, отличающееся тем, что узел регистрации и обработки сигналов выполнен в виде блока определения частоты колебаний, блока определения числа элементов механизма, анализатора спектра, последовательно соединенных блока определения диагностического параметра и блока сравнения и блока хранения эталонного значения диагностического параметра, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а вход - с выходом блока определения диагностического параметра, соединенного с первым, вторым и третьим входами блока определения частоты колебания, блока определения числа элементов механизма и анализатора спектра, входы которых соединены с выходом приемника электромагнитных сигналов.
RU94029262A 1994-08-05 1994-08-05 Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления RU2112935C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029262A RU2112935C1 (ru) 1994-08-05 1994-08-05 Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029262A RU2112935C1 (ru) 1994-08-05 1994-08-05 Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94029262A RU94029262A (ru) 1996-06-20
RU2112935C1 true RU2112935C1 (ru) 1998-06-10

Family

ID=20159409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94029262A RU2112935C1 (ru) 1994-08-05 1994-08-05 Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2112935C1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251089C1 (ru) * 2003-11-24 2005-04-27 Беспрозванных Евгений Викторович Способ диагностики изделия
RU2267094C1 (ru) * 2004-10-04 2005-12-27 ООО "Радарные технологии-2Т" Способ и устройство оперативной диагностики механизма
RU2340882C1 (ru) * 2007-06-18 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Стенд для вибрационной диагностики роторных систем
RU2474806C1 (ru) * 2011-08-10 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, Минпромторг России Способ мультиантенной электростатической диагностики газотурбинных двигателей на установившихся и неустановившихся режимах работы
RU2531474C1 (ru) * 2013-11-19 2014-10-20 Сергей Александрович Турко Устройство для диагностики технического состояния механизмов
RU2659868C1 (ru) * 2017-04-03 2018-07-04 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Способ диагностики электромагнитного механизма

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697852C1 (ru) * 2019-03-25 2019-08-21 Сергей Александрович Турко Устройство для диагностики технического состояния механизмов

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251089C1 (ru) * 2003-11-24 2005-04-27 Беспрозванных Евгений Викторович Способ диагностики изделия
RU2267094C1 (ru) * 2004-10-04 2005-12-27 ООО "Радарные технологии-2Т" Способ и устройство оперативной диагностики механизма
RU2340882C1 (ru) * 2007-06-18 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Стенд для вибрационной диагностики роторных систем
RU2474806C1 (ru) * 2011-08-10 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации, Минпромторг России Способ мультиантенной электростатической диагностики газотурбинных двигателей на установившихся и неустановившихся режимах работы
RU2531474C1 (ru) * 2013-11-19 2014-10-20 Сергей Александрович Турко Устройство для диагностики технического состояния механизмов
RU2659868C1 (ru) * 2017-04-03 2018-07-04 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Способ диагностики электромагнитного механизма

Also Published As

Publication number Publication date
RU94029262A (ru) 1996-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6823736B1 (en) Nondestructive acoustic emission testing system using electromagnetic excitation and method for using same
US20100280772A1 (en) Method for detection and automatic identification of damage to rolling bearings
EP0493598B1 (en) Apparatus for underground radar tomography
US6301968B1 (en) Vibration measurement method and apparatus
JPH1073655A (ja) 車両と対象物の距離を測定する方法
RU2112935C1 (ru) Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления
Cong et al. Spectral kurtosis based on AR model for fault diagnosis and condition monitoring of rolling bearing
GB2059061A (en) Method of monitoring defects in tubular products
JP2960741B2 (ja) 探傷方法
Coppi et al. A software tool for processing the displacement time series extracted from raw radar data
KR101826917B1 (ko) 다중 채널 초음파를 이용한 장거리 배관 진단 방법
RU2267094C1 (ru) Способ и устройство оперативной диагностики механизма
JPH03269387A (ja) 水中位置検出装置
US3982426A (en) Random signal flaw detector system
JP4553459B2 (ja) 構造物診断方法および構造物診断装置
RU2246724C1 (ru) Способ ультразвукового контроля качества материала
RU2036442C1 (ru) Способ диагностики состояния механизма в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления
Kachanoy et al. Application features of radio engineering signal processing methods for ultrasonic flaw detection
RU2141655C1 (ru) Многофункциональная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций и способ диагностирования на ее основе
US4035080A (en) Apparatus of spectroscopy of scattering light
RU2132510C1 (ru) Способ диагностики течей в арматуре, трубопроводах, сосудах давления и устройство для его осуществления
JP2000321351A (ja) 目標検出方法及びレーダ装置
RU2753829C1 (ru) Способ определения коэффициента безэховости в радиочастотной безэховой камере и устройство для его осуществления
Ingerslev et al. Digital signal processing functions for ultra-low frequency calibrations
KR102445651B1 (ko) Ae 센서를 이용한 모터 소음 검사장치 및 검사방법