В ПГУ помогут своевременно предупредить о поломке двигателя и разрушении устройств: ученые запатентовали способ контроля технического состояния механизмов
Версия для печати
Ученые Пензенского государственного университета запатентовали способ контроля технического состояния механизмов. Вовремя заметить начальные признаки поломки двигателей автомобилей, насосных станций нефте- и газопроводов и других технических объектов поможет этот способ.
Разработкой продолжает заниматься научный коллектив под руководством д-ра техн. наук, профессора, заведующего кафедрой «Конструирование и производство радиоаппаратуры» Николая Юркова, в который входят: канд. техн. наук, доцент кафедры КиПРА Алексей Григорьев, канд. техн. наук, доцент кафедры КиПРА Игорь Кочегаров, ассистент кафедры КиПРА, аспирант Пензенского госуниверситета Никита Реута.
Кстати, 7 декабря этого года прошла защита кандидатской диссертации ассистента кафедры КиПРА Никиты Реуты на тему: «Информационно-измерительная система диагностики технического состояния движущихся механизмов на основе анализа размытия изображения тестового объекта».
Системы, определяющие состояние технических механизмов, известны давно. В роли таких объектов обычно выступают и двигатели автомобилей, и насосные станции, электронные блоки и даже жилые дома. В большинстве этих систем для регистрации параметров используются виброметры.
Виброметр — прибор, используемый для измерения параметров колебаний объектов. Его, на сегодняшний день, эксплуатируют повсеместно: в машиностроении, авиации, электронике и других областях. В частности, для измерения параметров вибрации двигателей насосных станций, при испытании радиоаппаратуры и так далее.
Самый простой тип виброметров — контактный. Он крепится на сам объект исследования и регистрирует все его смещения. Еще один тип виброметра — бесконтактный. Он использует лазер для измерения смещений объекта. Лазер направляется на поверхность объекта, а отраженный свет регистрируется датчиком, который позволяет определить смещение объекта.
Стоит отметить, что вышеперечисленные типы устройств вибрационной диагностики имеют ряд недостатков: дороговизна приборов, сложность в эксплуатации, ограниченный ресурс, особенно для лазерных систем.
В Пензенском государственном университете готовы предложить промышленности способ, позволяющий заблаговременно определить аномальное (нестандартное) поведение механизма и начало развития внутренних дефектов. На основании измеряемых данных можно определить, стоит ли проводить более глубокую диагностику и ремонт, или возможна дальнейшая эксплуатация.
Прототип (макет) установки для демонстрации разработанного и запатентованного способа диагностики состоит из тестового объекта круглой формы (круглая метка), регистрирующего устройства (видеокамера), вычислительного устройства, вибростенда и эталонного виброметра.
«Цель нашей работы — дать первый сигнал о том, что что-то в работе механизма пошло не так. Это достигается благодаря тому, что мы оцениваем вибрации проверяемого устройства в динамике. На основании статистической обработки данных мы определяем, нормально ли идет процесс, или вибрации выходят за установленные (безопасные) пределы», — поделился Игорь Кочегаров.
Следует отметить, что установка, созданная для проверки способа контроля технического состояния механизмов, позволяет проверить точность измерения вибрации общепризнанным методом с помощью бесконтактного лазерного виброметра и продемонстрировать работоспособность предложенного способа.
«Эта установка нужна, чтобы смоделировать реальное техническое устройство. Вибростенд генерирует вибрации с нужной амплитудой и формой. При реальном использовании способа вибростенд — это и есть проверяемый технический механизм. Например, двигатель автомобиля или насосной установки», — добавил Никита Реута.
На вибростенд наносят круглую метку, она помещается на какую-либо несущую деталь в области видимости видеокамеры. Камера фиксирует изображение этой метки при включенном и выключенном вибростенде. Параллельно интенсивность вибраций измеряется лазерным виброметром. С его помощью производится и первоначальный сбор диагностического состояния проверяемого оборудования.
«Точка при вибрации движется, на изображении, получаемом с камеры, метка из четкой становится размытой. На основе этого размытия наш алгоритм и определяет амплитуду вибрации», — добавил ученый.
В созданном прототипе установки сигналы, полученные с камеры, обрабатываются специально написанной учеными ПГУ программой. Выполнив начальную настройку и собрав статистические данные по нормальной работе объекта контроля, в дальнейшем можно определять выход параметров вибрации за безопасные пределы.
Ученые проверили и доказали эффективность своего способа. Разработку испытали в специальной лаборатории Научно-исследовательского института электронно-механических приборов. Предприятие специализируется на производстве электровакуумных приборов, резисторов, аналого-цифровых преобразователей.
«Испытания показали, что погрешности нашей установки в рабочих режимах сравнимы с погрешностями существующих систем. Причем у этих систем разные принципы работы, они дают информацию разного профиля. Наша система предназначена для быстрой диагностики критических состояний. Лазерный виброметр позволяет снять более подробный спектр вибрации и провести более глубокий анализ», — поделился Игорь Иванович.
Стоит отметить, что лазерный виброметр в макете используется исключительно для проверки действенности разработанного способа диагностики. При последующем внедрении от него можно либо отказаться совсем, либо, с целью экономии ресурса, использовать его для анализа выявленных критических (или близких к ним) состояний.
Предложенный способ найдет свое место в существующих виброизмерительных системах как недорогое встраиваемое решение для определения критических состояний и в виде отдельной системы.
