2D МОНИТОРИНГ В СИСТЕМАХ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і завдання дисертаційної роботи, описано об'єкт, предмет і методи дослідження. Сформульовано наукову новизну отриманих результатів, відображено їх практичне значення, відзначено особистий внесок здобувача.

У першому розділі розглядаються теоретичні та практичні основи побудови сучасних систем діагностування технічного стану і неруйнуючого контролю електроенергетичного обладнання як важливих складових загальнотехнічного завдання оцінки стану машин, обладнання і конструкцій.

Принципи функціонування і побудови систем діагностування і моніторингу електроенергетичного обладнання розглянуто на прикладах їх реалізацій для контролю асинхронних двигунів і силових трансформаторів. Цей вибір дав змогу розглянути найбільш загальні для електричних машин змінного струму проблеми оцінки стану і шляхів їх визначення, наприклад, як виявлення і діагностування множинних несправностей, переміщуваності засобів діагностування і моніторингу між об'єктами електроенергетики одного класу, можливість безперервного дистанційного контролю та ін.

Акустичні методи вимірювання швидкості розповсюдження звуку знаходять ефективне і різноманітне застосування в системах неруйнуючого контролю матеріалів конструкцій об'єктів ядерної енергетики і дослідженнях температурних полів і термічних напруг стінок водо-водяного ядерного реактора атомної електростанції при імпульсній тепловій дії в режимах нормальної експлуатації, його пуску або зупину.

Аналіз методів і засобів діагностування електроенергетичного обладнання асинхронних двигунів, силових трансформаторів і ультразвукових систем неруйнуючого контролю показує, що визначення характеристик магнітних, електростатичних, теплових, фізико-механічних та інших полів, пов'язаних з процесом і обладнанням для перетворення енергії, може виконуватися в одній або декількох з областей, в яких виявляється його існування, – часової, частотної  і просторової. Очевидно, що протяжні в просторі об'єкти діагностування найкращим чином характеризуватимуться присутністю в даних моніторингу і ознак їх просторової локалізації.

Збір просторово розподіленої діагностичної інформації забезпечують скануванням або паралельним зчитуванням вимірювальної інформації з регулярної множини вимірювальних перетворювачів. У розділі представлено програмні й апаратні засоби скануючих магнітовимірювальних систем і систем ультразвукового неруйнуючого контролю конструкційних матеріалів, розроблених за участю автора.

На принципах активного ультразвукового сканування створено ультразвукову установку для неруйнуючого контролю конструкцій ядерної енергетики. Пасивне сканування в полярній системі координат використано автором у розробленій магнітовимірювальній скануючій системі для дослідження  багатополюсних магнітних систем. Показано, що в окремих випадках доцільно переміщувати об'єкт досліджень щодо нерухомого вимірювального перетворювача, як це реалізовано в комплексі для розбраковування постійних магнітів, розробленому в Інституті електродинаміки НАН України у співробітництві з компанією Walker Hagou B.V. (Голландія) .

Нова концепція 2D моніторингу, яка запропонована в роботі, включає такі основні принципи. Двовимірний формат даних придатний для подання параметричних відображень ізотропних фізичних полів або фізичних середовищ. У вигляді анізотропного параметричного поля у цьому форматі можна подати сукупність зважених значень діагностичних параметрів, що мають різну фізичну природу або просторову прив'язку. Значення вагових коефіцієнтів разом з примусовим розміщенням параметрів у 2D параметричному просторі утворюють анізотропну матрицю-відображення, в якій внесок кожного параметра у формування рельєфу простору відповідає його діагностичній значущості.

 Методологія 2D моніторингу визначається малоелементністю відображень ізотропних і анізотропних параметричних полів через обмежену з технічних і економічних причин кількість використовуваних для збору діагностичної інформації первинних вимірювальних перетворювачів і передбачає їх перетворення в динамічні зображення з виявленням прихованої інформації ресамплінгом даних, мінімізацією надмірності шляхом бінаризації та іменуванням колірними ідентифікаторами елементів, що означають приналежність кожного з них одному з об'єктів, які входять до складу аналізованої сцени.

Іншою загальною особливістю 2D моніторингу електроенергетичних об'єктів є збурюча дія сильних електромагнітних полів. Ці особливості разом визначають необхідність  досліджень і розробки ряду спеціальних методів і засобів цифрової обробки і аналізу даних, а саме:

–       медіанних редакторів неправдоподібних значень і фундаментальних властивостей їх основи – ковзних впорядкованих вибірок з послідовності даних;

–       дискретно-часових вікон та їх впливу на час усереднення в алгоритмах обчислення середньоквадратичного значення часових даних;

–       малоресурсних алгоритмів прямої і зворотної одновимірної кубічної сплайн-інтерполяції, методів двовимірної інтерполяції даних і побудови плоских ізоліній з їх використанням;

–       методів і засобів перетворення, подання та ідентифікації бінарних зображень параметричних полів;

–       комп'ютерного моделювання вимірювачів індукції постійних, змінних, імпульсних магнітних полів і апаратних засобів ультразвукового неруйнуючого контролю матеріалів конструкцій з прогнозованими характеристиками для роботи у складі систем 2D моніторингу електроенергетичного обладнання.

У другому розділі досліджено метод робастного редагування неправдоподібних значень у послідовностях діагностичних даних і фундаментальні властивості ковзних впорядкованих вибірок даних – основи робастного редагування, які розглядаються як перетворення множини з порушенням монотонності або як випадкові величини і випадкові функції, що є перетворенням випадкового сигналу. Наведено результати комп’ютерних експериментальних досліджень робастних редакторів і властивостей ковзних вибірок. Оцінено статистичну близькість характеристик вибірок, розрахованих за аналітичними виразами і отриманих числовим імітаційним моделюванням.

У статистичних дослідженнях широко застосовуються методи усереднення, засновані на використанні медіан впорядкованих  послідовних  вибірок з результатів вимірювань. Ці методи мають чудову властивість робастності (robust – здоровий) – нечутливості до порушень закону розподілу.