Введение к работе
Актуальность проблемы. В новых экономических условиях хозяйствования вопросы совершенствования методов и технических средств диагностики основного и вспомогательного газотранспортного оборудования не потеряли своей важности. Актуальность их решения определяется необходимостью наращивания объемов производства при усложняющихся режимах работы предприятий, старении оборудования, увеличении сроков и объемов ремонтных работ, роста коэффициента невосстанавливаемости оборудования после проведения регламентных работ.
Обзор работ в данной области показывает, что усилия исследователей и разработчиков были направлены, в основном, на совершенствование контрольно-диагностического обеспечения (КДО) магистральной части трубопроводов и основного знергомеханического оборудования. Анализ аварийных ситуаций в системе транспорта газа показывает, однако, функциональную важность и ответственность роли вспомогательного оборудования и в особой мере - регуляторов давления газа. Большинство находящихся в эксплуатации типов регуляторов давления газа, будучи разработанными 15-20 лет назад, морально устарели, в связи с чем назрела необходимость в создании высоконадежных, удобных в эксплуатации, контролепригодных автоматических регуляторов давления газа нового поколения и соответствующего комплекса технических средств и методико-алгоритмического обеспечения для контроля и диагностики их технического состояния на всех этапах изготовления, установки и эксплуатации.
В настоящее время экономически и организационно не оправдывает себя практика раздельного построения технического и диагностического обслуживания оборудования. Весьма актуальной и назревшей проблемой является переход от контроля отдельных параметров к построению систем комплексного диагностирования состояния оборудования. Решение этой проблемы позволит перейти к эксплуатации и обслуживанию дорогостоящего и ответственного, в плане экологической обстановки и безопасности людей, оборудования по фактическому техническому состоянию, что в настоящее время признано мировой практикой наиболее прогрессивной и рациональной формой обслуживания технических средств.
Вопросы оптимизации КДО и создание систем контроля диагностики представляют весьма сложную проблему. На сегодняшний день принципы взаимодействия методической, организационной и технической частей КДО научно не обос-
нованы, а именно их органическое сочетание обеспечивает повышение качества эксплуатации оборудования газотранспортных предприятий.
Таким образом, разработка новых высокоэффективных регуляторов давления, объединяющих в себе элементы, выполняющие измерительные и исполнительно-приводные функции, а также методики и аппаратно-программные средства для их контроля и диагностики, вписывающиеся в общую концепцию КДО оборудования газотранспортных предприятий, является важной и актуальной, представляет интерес в научно-техническом плане и обеспечивает существенный технико-экономический эффект при разработке, внедрении и эксплуатации вспомогательного газотранспортного оборудования.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка регулятора давления газа, объединяющего измерительные и исполнительные функции; разработка научно-обоснованной методики и соответствующей ИИС для контроля и диагностики состояния регуляторов давления газораспределительного оборудования.
Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:
-анализ конструктивно-технологических решений и характеристик эксплуатационной надежности регуляторов давления газа;
-исследования объекта с целью выявления параметров технического состояния, разбиение состояния на классы, соответствующие определенным дефектосо-держащим ситуациям;
-синтез системы диагностических признаков, чувствительных к изменению параметров технического состояния. Определение набора "эталонных" образцов, соответствующих определенным дефектосодержащим ситуациям;
-разработка и исследование алгоритмов обработки виброспектров и оценивания характеристик вибросигналов, адекватных параметрам технического состояния объекта диагностирования;
-аналитические и экспериментальные исследования предложенных методов и алгоритмов КДО и разработка методов их аттестации;
-реализация предложенных методов и алгоритмов контроля и диагностики на базе современных средств измерения и обработки, разработка соответствующих подсистем в составе комплекса КДО газотранспортного оборудования.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы основные теоретические положения информационно-измерительной техни-
ки, теории автоматического управления, методы статистического оценивания, функционального анализа, а также методы метрологического анализа измерительных информационных систем.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-на основе анализа результатов стендовых испытаний и эксплуатационных статистических данных разработаны способы оценки информативности спектральных характеристик в отношении параметров технического состояния объектов диагностирования;
-разработаны методы сжатия спектральных данных и их кодирования с целью расширения эталонной базы, повышения скорости идентификации и наиболее компактного размещения базы данных;
-обоснованы принципы ранжирования критериев близости сопоставляемых форм диагностических признаков. Разработаны простые критерии, позволяющие оперативно по ограниченным объемам исходной информации выявлять дефекто-содержащие ситуации;
-предложена методика метрологической аттестации алгоритмов и системы контроля и диагностики входящих в состав КДО.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
-разработан высокоэффективный регулятор давления газа прямого действия, объединяющий функции измерительного устройства, узла сравнения и привода, скомпанованный единым блоком и свободно, без демонтажа, извлекающийся из трубопровода;
-разработан комплекс технических средств, обеспечивающий мобильную оперативную диагностику вспомогательного оборудования в режиме его функционирования;
-создано методическое и программное обеспечение, ориентированное на контроль и диагностику изделий на всех этапах жизненного цикла и выявление зарождающихся дефектов.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработаны опытные образцы регуляторов РДПП-80 (Ду 50, 80, 100), установленные в блоке пускового и топливного газа опытного стенда ГПА-Ц-І6 Тольяттинского ЛПУ, в блоке собственных нужд Сергиевского ЛПУ и на ГРС№2 Средиеволжского ЛПУ.
Методика и средства вибродиагностических испытаний регуляторов давления РДПП-80-80-55 использованы в Сергиевском ЛПУ Самарской области.
Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
-III Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Теория сигналов и цепей 96" (г.Новороссийск, 1996г.);
-Российской научно-технич'хкой конференции "Системные методы теории чувствительности, надежности, качества и математического моделирования в информационных технологиях проектирования и производства" (г.Сочи, 1996г.);
-конференции "Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения" (г.Самара, 1996г.).
- пятая юбилейная международная деловая встреча "Диагностика 95" (г.Ялта, 1995).
Основные положения, выносимые на защиту:
-принципы построения регуляторов давления газа, объединяющего функции измерительного устройства, узла сравнения и привода;
-обоснованность и целесообразность систем оперативной вибрационной диагностики, позволяющих распознавать и локализовать дефекты в ранней стадии их развития;
-подход к проектированию контрольно-диагностических систем, основанный н?1 идентификации спектральной информации с использованием базы данных, построенной на основе результатов исследований по выделению значимых поисковых признаков, сжатию данных, рационального выбора критериев близости сопоставляемых спектров.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных трудов, 3 работы выполнены единолично автором. Работа выполнена в ДП "Самаратранс-газ", автор пользовался консультациями д.т.н., профессора Ягудина A.M.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст диссертации содержит 167 страниц текста, 17 рисунков, 4 таблицы. В четыре приложения вынесены: основные оценки показателей эффективности использования современных технических средств ВД; программа экспериментальных исследований диагностических признаков дефектов в регуляторах давления газа типа РДПП по вибрационным характеристикам; протокол проведения измерений вибрационных характеристик регуляторов давления РДПП-80-80-55; спектры вибрации регулятора давления типа РДПП-80-80-55 при различных дефектах.