СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЛИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО СБОРА ДАННЫХ В ЦЕЛЯХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2021 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к области техники, а более конкретно - к способу непрерывного или периодического акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования технического состояния объектов.

Настоящее изобретение может найти применение при создании, эксплуатации, управлении и мониторинге строительных и технологических объектов различного назначения, включая стационарные и движущиеся объекты, используемые в промышленности, энергетике, машиностроении, коммунальном хозяйстве и других отраслях.

В основу настоящего изобретения положена задача создания такого способа непрерывного или периодического акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования технического состояния объектов, который позволил бы предсказывать наступление критических событий, в первую очередь, связанных с внутренними неисправностями и сбоями, либо критическим ростом каких-либо значений показателей, описывающих различные технические объекты, и связанных с появлением сигналов акустической эмиссии от их внутренних дефектов.

Согласно ГОСТ 27655-88 Акустическая эмиссия (Эмиссия волн напряжений, Звуковая эмиссия, Ультразвуковая эмиссия, Акустическое излучение) - испускание объектом контроля (испытаний) акустических волн.

Наиболее близким к данному изобретению является патент RU 2371691 С1 СПОСОБ МОНИТОРИНГА МАШИН И СООРУЖЕНИЙ (от 2008.04.22), включающий измерение посредством, по крайней мере, одного датчика параметров вибрации объекта, определение и анализ значений параметров вибрации объекта мониторинга в месте установки датчика, отличающийся тем, что используют датчик, синфазно измеряющий три ортогональных проекции вектора ускорения, определяют вектор деформации объекта мониторинга в месте установки датчика, накапливают массив векторных величин деформации, отображают на мониторе, по крайней мере, для одной частоты вибрации годограф вектора деформации относительно системы координат, связанной с объектом мониторинга, и определяют наличие анизотропии в деформациях элемента объекта мониторинга в месте установки датчика.

Однако рассмотренный прототип имеет следующие существенные недостатки:

- не является универсальным для различных типов объектов;

- зависит от процессов вибрации и не учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов различных объектов;

- не позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов;

- не предназначен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов, в будущем времени.

Задачи изобретения решены и недостатки прототипа устранены в реализованном согласно настоящему изобретению способе непрерывного или периодического акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования технического состояния объектов, предусматривающий следующие стадии:

1) для объекта, характеризуемого его техническим состоянием, на поверхности и/или внутри, либо в его полости, либо в среде, заполняющей полости, созданной естественно или искусственно, размещают по меньшей мере два датчика, улавливающих непрерывно или периодически сигналы акустической эмиссии, получаемые от динамических процессов в объекте;

2) полученные в первой стадии сигналы от датчиков сохраняют;

3) по разнице времени приема сходных сигналов от датчиков определяют локализацию процесса в объекте, а по характеру сигнала определяют тип процесса и полученные данные также сохраняют;

4) сохраненные в стадиях 2 и 3 данные используют для построения стохастических или детерминированных функций, зависящих от времени и описывающих процессы в объекте с учетом места их локализации.

5) на основе полученных на предыдущей стадии функций определяют тренды развития динамических процессов в объекте, тем самым прогнозируя его техническое состояние в заданный момент или интервал будущего времени.

За счет реализации заявленного авторами способа достигаются следующие технические результаты:

- он является универсальным для различных типов технических объектов;

- не зависит от процессов вибрации и учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов;

- позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов акустической эмиссии, а также определять их локализацию;

- предназначен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов, в будущем времени.

Настоящее изобретение будет раскрыто в нижеследующем описании непрерывного и периодического акустико-эмиссионного сбора данных состояния водонапорной башни, имеющей емкость для хранения воды и электромеханический турбинный насос для ее нагнетания в емкость.

На поверхности водонапорной башни прикрепляют мере два датчика, улавливающих сигналы акустической эмиссии, получаемые от подшипников электромеханического турбинного насоса, а внутри емкости прикрепляют мере два датчика, улавливающих сигналы акустической эмиссии, получаемые от развивающихся дефектов в конструкции бака (емкости).

Полученные в ходе штатной работы узлов акустические сигналы от датчиков, сохраняют.

По разнице времени приема сходных сигналов от датчиков определяют локализацию процесса в объекте, а по характеру сигнала определяют тип процесса и полученные данные также сохраняют.

Сохраненные на предыдущих в стадиях данные используют для построения стохастических или детерминированных функций, зависящих от времени и описывающих процессы в объекте с учетом места их локализации.

По разнице вида акустических сигналов, сравненных на предыдущей стадии, делают вывод об отклонении функционирования движущихся узлов от эталонного, при этом по времени приема сходных акустических сигналов от датчиков определяют местонахождение предполагаемого дефекта в узле, а по характеру акустического сигнала определяют тип предполагаемого дефекта - в данном случае фиксируется сигнал акустической эмиссии, связанный с застреванием шариков в обойме шарикоподшипника насоса и разрушением части шариков, а также образование трещин в баке.

Анализируют изменение во времени разницы акустических сигналов от эталонного, получая скорость изменений и вычисляют время наступления критической неисправности узла и ее тип.

По разнице времени приема сходных акустических сигналов от датчиков определяют местонахождение дефекта, а по характеру акустического сигнала определяют тип дефекта;

Анализируют изменение во времени разницы акустических сигналов от эталонного, получая вероятную скорость изменений и вычисляют время наступления критической неисправности и ее тип.

Вычисленное время сообщают муниципальным службам водоснабжения, эксплуатирующим водонапорную башню и насос, осуществляя профилактику образования дефектов.

Данные предыдущих этапов используют для прогнозирования состояния подшипников турбонасоса и состояние бака в будущем времени.

После чего прогнозируется время текущего ремонта и смена подшипников и ремонт (сварка) дефектов на поверхности бака.

По сравнению со способами известными авторам, заявляемый способ обладает высокой универсальностью и гибкостью и позволяет достичь лучших результатов, является универсальным для различных типов технических объектов и учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов, позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов, удобен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов в будущем времени с использованием как детерминированных, так и вероятностных функций.

Литература

1. Математическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. И.М. Виноградов. 1977-1985.

2. М.Г. Сухарев Методы прогнозирования - Серия Прикладная математика в инженерном деле М: 2009.

3. ГОСТ 27655-88 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ. Термины, определения и обозначения. - УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.03.88 №787.

Использование: для непрерывного или периодического акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования технического состояния объектов. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности и/или внутри объекта, либо в его полости, либо в среде, заполняющей полости, созданной естественно или искусственно, размещают по меньшей мере два датчика, улавливающих непрерывно или периодически сигналы акустической эмиссии, получаемые от динамических процессов в объекте; полученные в первой стадии сигналы от датчиков сохраняют; по разнице времени приема сходных сигналов от датчиков определяют локализацию процесса в объекте, а по характеру сигнала определяют тип процесса и полученные данные также сохраняют; сохраненные данные используют для построения стохастических или детерминированных функций, зависящих от времени и описывающих процессы в объекте с учетом места их локализации; на основе полученных на предыдущей стадии функций определяют тренды развития динамических процессов в объекте, тем самым прогнозируя его техническое состояние в заданный момент или интервал будущего времени. Технический результат: обеспечение возможности достоверного прогнозирования технического состояния различных объектов.

Способ непрерывного или периодического акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования технического состояния объектов, предусматривающий следующие стадии:

1) для объекта, характеризуемого его техническим состоянием, на поверхности и/или внутри либо в его полости, либо в среде, заполняющей полости, созданной естественно или искусственно, размещают по меньшей мере два датчика, улавливающих непрерывно или периодически сигналы акустической эмиссии, получаемые от динамических процессов в объекте;

2) полученные в первой стадии сигналы от датчиков сохраняют;

3) по разнице времени приема сходных сигналов от датчиков определяют локализацию процесса в объекте, а по характеру сигнала определяют тип процесса и полученные данные также сохраняют;

4) сохраненные в стадиях 2 и 3 данные используют для построения стохастических или детерминированных функций, зависящих от времени и описывающих процессы в объекте с учетом места их локализации;

5) на основе полученных на предыдущей стадии функций определяют тренды развития динамических процессов в объекте, тем самым прогнозируя его техническое состояние в заданный момент или интервал будущего времени.