СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОГО ВІБРОДІАГНОСТУВАННЯ РУХОМИХ ВУЗЛІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ З АВТОНОМНИМИ ВИМІРЮВАЛЬНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ : СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ПОДВИЖНЫХ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С АВТОНОМНЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Краткое описание

Національна академія наук України
Інститут електродинаміки

На правах рукопису

ГИЖКО ЮРІЙ ІВАНОВИЧ

УДК 621.314:621.391

СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОГО ВІБРОДІАГНОСТУВАННЯ РУХОМИХ ВУЗЛІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ З АВТОНОМНИМИ ВИМІРЮВАЛЬНИМИ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ

05.13.05 – комп’ютерні системи та компоненти

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Науковий керівник –
доктор технічних наук, професор

Мислович Михайло Володимирович

Київ – 2013

ЗМІСТ
СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ, ПОЗНАЧЕНЬ ТА СИМВОЛІВ ……...…..5
ВСТУП ………………………………………………………….………………………...6
РОЗДІЛ 1 ІСНУЮЧІ МЕТОДИ І СИСТЕМИ ДІАГНОСТУВАННЯ РУХОМИХ ЧАСТИН ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ (ЕЕО) ...............................14
1.1 Вібрації вузлів електричних машин, як джерело діагностичної інформації про їх технічний стан ………………………………………………………….…14
1.2 Системи, що використовують радіолокаційний метод …………….………..…18
1.3 Системи, що базуються на використанні вихрострумових сенсорів ……....…22
1.4 Системи, побудовані на лазерних доплерівських віброметрах …………….…27
1.5 Висновки до розділу 1 ……………………………………………………………32
РОЗДІЛ 2 МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ВІБРАЦІЙНИХ СИГНАЛІВ, ЩО СУПРОВОДЖУЮТЬ РОБОТУ РУХОМИХ ЧАСТИН ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ МАШИН …...………………………….....…34
2.1 Аналіз детермінованих та стохастичних моделей, що характеризують діагностичні сигнали, які виникають у працюючому ЕЕО…………………….35
2.2 Представлення діагностичних сигналів, що виникають у рухомих
частинах ЕЕО з використанням лінійних та лінійних періодичних
випадкових процесів ……………………………………….…………...…….….41
2.2.1 Використання математичних моделей лінійних випадкових процесів при описі діагностичних сигналів, що супроводжують роботу електроенергетичного обладнання ………………………………………………………….…………….42
2.2.2 Математичні моделі лінійних періодичних випадкових процесів у описі роботи електроенергетичних об’єктів ………………................................……..48
2.3 Математичні моделі вібрацій, що супроводжують роботу рухомих
вузлів електричних машин (ЕМ) …………………………….…………………..52
2.4 Теоретичне обґрунтування можливих діагностичних ознак технічного
стану рухомих частин ЕЕО………………………………………………..……...76
2.4.1 Можливі діагностичні ознаки для визначення технічного стану ЕЕО, що використовуються при вимірюванні вібраційних та інших фізичних процесів, які спостерігаються при роботі ЕЕО…………………………….……76
2.4.2 Використання статистичних характеристик діагностичних сигналів для побудови оцінок діагностичних ознак ……………………………………....….77
2.5 Висновки до розділу 2 ………………………………………………………………82
РОЗДІЛ 3 ОСНОВНІ КОМПОНЕНТИ ЛАБОРАТОРНОГО ЗРАЗКА ІНФОРМАЦІЙНО–ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ (ІВС) ВІБРОДІАГНОСТУВАННЯ РУХОМИХ ЧАСТИН ЕЕО ….………………...……….83
3.1 Методи та алгоритми спектрально–кореляційного аналізу для обробки діагностичних сигналів …………………………………………………………..83
3.2 Використання спектральних і кореляційних вікон при проведенні спектрально–кореляційного аналізу вібраційних сигналів …………………...89
3.3 Методи та алгоритми гістограмного аналізу з використанням згладжуючих кривих за системою Пірсона ……………………………………………......….100
3.4 Методи та алгоритми перевірки статистичних гіпотез для діагностування і класифікації дефектів у рухомих частинах ЕЕО ……………………….……..103
3.5 Структура та особливості побудови лабораторного зразка ІВС вібродіагностування рухомих частин ЕЕО ………………………………........104
3.6 Програмне забезпечення створеного лабораторного зразка ІВС……….……112
3.6.1 Програмне забезпечення для управління роботою лабораторного зразка ІВС статистичного діагностування рухомих частин ЕЕО...………………...…..…112
3.6.2 Програмне забезпечення для статистичної обробки вібросигналів …………114
3.6.3 Алгоритми та програмне забезпечення для побудови розв’язуючих правил для діагностування рухомих частин ЕЕО………………………………….…..115
3.7 Основні види похибок, що виникають при роботі створеного зразка ІВС .....120
3.8 Визначення похибок лабораторного зразка ІВС ……………...…………..…..131
3.9 Висновки до розділу 3 …………………………………………………………..139
РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ З ДІАГНОСТУВАННЯ РУХОМИХ ЧАСТИН ЕЕО, ЩО БУЛИ ПРОВЕДЕНІ ЗА ДОПОМОГОЮ СТВОРЕНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ЗРАЗКА ІВС ……………………………..…...140
4.1 Опис експериментів, що були проведені на працюючому ЕЕО …………..…140
4.1.1 Дослідження з реєстрації вібраційних сигналів на роторі генератора №2 блока ТГВ–300 Трипільської ТЕС ПАТ "Центренерго" ………………….….141
4.1.2 Дослідження з реєстрації вібраційних сигналів на вітровій енергетичній установці ВЕУ–20 виробництва ТОВ «Карбон» ………………...……...…….144
4.1.3 Дослідження, що було проведено на експериментальному стенді вібродіагностування підшипників кочення в ІЕД НАН України …...……….148
4.2 Експериментальна перевірка діагностичних ознак ………………….……..…151
4.2.1 Спектральні діагностичні ознаки дефектів рухомих вузлів ЕМ ………...…...151
4.2.2 Діагностичні ознаки, що базуються на моментах виміряного вібраційного процесу на рухомих частинах ЕМ…………………………………...…..…..…153
4.3 Формування навчальних сукупностей для різних технічних станів ЕЕО.......154
4.3.1 Навчальні сукупності на основі спектральних діагностичних ознак …….….154
4.3.2 Навчальні сукупності, що базуються на моментах виміряного вібраційного процесу …………………………………………………………………….…….157
4.4 Побудова розв’язуючих правил по визначенню технічного стану вузлів рухомих частин ЕЕО………………….…………………………………………159
4.5 Висновки до розділу 4 …………………………………………………………..165
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ…….………………………………………….……………166
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………..………………….....168
ДОДАТОК А Акти впровадження результатів дисертаційної роботи…………..…179
ДОДАТОК Б Характеристики існуючих систем безпровідного діагностування…181

СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ, ПОЗНАЧЕНЬ ТА СИМВОЛІВ
АЦП – аналогово – цифровий перетворювач;
ЕЕО – електроенергетичне обладнання;
ЕМ – електрична машина;
ЕО – електротехнічне обладнання;
ІВС – інформаційно – вимірювальна система;
ЛВП – лінійні випадкові процеси;
ЛПВП – лінійні періодичні випадкові процеси;
ШПФ – швидке перетворення Фур‘є;

 випадкова функція, яка описує окремий імпульс;

 лінійний випадковий процес;

– одновимірна характеристична функція стохастично неперервного випадкового процесу;

– спектральна функція або пуасонівский спектр стрибків;

– неспадна за x неперервна зліва обмежена функція стрибків у формі
Колмогорова;

– породжуючий процес;

– одинична функція Хевісайда;

– Гильбертів стохастично безперервний узагальнений процес Пуассона;

– математичне сподівання процесу ;

– функція кореляції процесу ;

– дисперсія процесу ;

*
– коефіцієнт затухання;

– частота власного резонансу;
φ(s) – імпульсноперехідна функція;

– коефіцієнт асиметрії;

– коефіцієнт ексцесу.

ВСТУП
Актуальність теми дослідження обумовлена широкою областю застосування електротехнічного обладнання (ЕО) у різних галузях промисловості та нагальною потребою і зацікавленістю користувачів цього обладнання в його високій надійності протягом всього терміну експлуатації.
Найбільш поширеним ЕО, яке використовується практично у всіх галузях промисловості України є різні види електричних машин (ЕМ). На сьогодні переважна більшість ЕМ, що знаходиться в експлуатації, виробила свій ресурс. Так, наприклад, в електроенергетиці цей показник по основним енергогенеруючим машинам та двигунам власних потреб складає понад 90 % [83].
Про важливість і актуальність цієї проблеми свідчить той факт, що вона обговорювалася на засіданні Кабінету Міністрів України (Постанова № 58 від 21 вересня 2000 р.). За результатами цього обговорення була прийнята Комплексна програма, яка передбачає проведення значного обсягу робіт з метою визначення технічного стану, залишкового ресурсу, а також розробку методів безпечної експлуатації об'єктів і споруд в енергетиці, будівництві та інших галузях промисловості.
Одним із методів підвищення надійності ЕО є діагностування технічного стану окремих його вузлів [8, 9, 11, 18, 70, 81], яке використовує експериментальні дані про їхній стан як в момент виготовлення підприємством, так і протягом всього терміну їх експлуатації на відповідному об‘єкті.
Методи і засоби діагностування для визначення стану вузлів технічних систем і устаткування (у тому числі і електротехнічного) викладені в роботах: В.П. Бабака, І.А. Біргера, В.А. Карасева, К.П. Рагульскиса, М.Д. Генкина, В.А. Гуляєва, І.Н. Коваленка, Б.Г. Марченка, З.Т. Назарчука, А.Г. Соколової, О.І. Титка, М.Г. Шульженка, І.М. Яворського, О.К. Явлінського і багатьох інших. Подібними питаннями займались і численні зарубіжні вчені, наприклад: А Маккормік, А. Нанді, А. Маклеод, Дж. Антонії, А Жардін, До. Мачефськи, Ф. Ванг, Ю. Зан, Ч. Цемпель, П. Шерман, А. Упма, До. Менг, М. Фрисвел і інші, а також фахівці відомих зарубіжних фірм Брюль і К'єр (Данія), РСВ (США), АВВ (Швеція–Швейцарія–Німеччина), Сименс–Вестінгауз і ін.
Розробка систем діагностування технічного стану вузлів ЕО є запорукою надійної роботи цього обладнання та відносної незалежності функціонування і ефективної роботи одних елементів від можливих дефектів в роботі інших.
Існують різні методи діагностування технічного стану вузлів ЕМ. Найбільш ефективними та перспективними з них на сьогодні є методи неруйнівного діагностування, що дозволяють з мінімальним впливом на об’єкт діагностування отримувати інформаційні діагностичні сигнали для подальшого їх дослідження.
Відомо, що кожному вузлу електричної машини (обмоткам ротора і статора, підшипнику, щітково–колекторному вузлу тощо) притаманні свої властивості утворення фізичних процесів, що супроводжують його роботу, тому при виборі або розробці моделей цих фізичних процесів потрібно враховувати особливості роботи вузлів, що діагностуються.
Як правило, неруйнівні методи контролю можуть бути застосовані лише при обстеженні локальних вибіркових ділянок, а у важкодоступних місцях контроль взагалі не проводиться (наприклад, в опорах перетину трубопроводів, стінках реакторів). Відповідно до практики [16, 17, 19, 29, 30, 58, 61], контроль відомими методами охоплює не більше 25% поверхні вузла ЕО, що діагностується.
Переважна більшість сучасних методів та засобів діагностування ЕО орієнтована на вимірювання реалізацій фізичних процесів (вібраційних, теплових, електромагнітних, акустоемісійних та ін.), що супроводжують роботу окремих його вузлів, шляхом розміщення сенсорів на нерухомих частинах цього обладнання. Разом з тим існує проблема реєстрації, передачі та обробки даних вимірювання параметрів рухомих частин ЕО (роторів електричних машин та окремих його елементів, рухомих частин вітроагрегатів та ін.).
Сучасні електронні засоби вимірювання і обробки інформації надають можливість створення технічних пристроїв вимірювання, попередньої обробки, перетворення даних та забезпечення передачі інформаційних сигналів, отриманих в процесі реєстрації на рухомих частинах ЕМ.
Відомі різні підходи до побудови ІВС діагностування. В основному вони ґрунтуються на моделі (детермінованій чи імовірнісній) досліджуваного процесу, яка покладена в основу ІВС, що розробляється. Як показали результати багатьох досліджень, на сьогодні одним з ефективних, але ще недостатньо розроблених (особливо це стосується рухомих вузлів ЕО), є метод неруйнівного вібродіагностування.
На даний час широко застосовуються ІВС вібродіагностування, які, в основному, базуються на використанні детермінованих методів обробки діагностичних сигналів [15, 57, 86, 87, 90, 91, 96]. Однак аналіз таких систем показав, що переважна більшість з них не дозволяє ефективно, з наперед заданою точністю і достовірністю, визначати технічний стан ЕО. Відомі на сьогодні методи, що реалізуються в цих системах, не враховують ряд істотних особливостей і тому не можуть бути основою для розробки надійних та достовірних ІВС. Це стосується, насамперед, математичних моделей, що покладені в основу цих систем, які не дозволяють описати різноманіття змін вібраційних процесів у досліджуваних об’єктах. Але головний недолік відомих систем полягає в тому, що вони в більшості випадків базуються на використанні детермінованих моделей і, відповідно, методів обробки й прийняття діагностичного рішення, що не забезпечують необхідну точність вимірювання і, як наслідок, достовірність діагностики. Це обумовлено тим, що вібраційний процес, що поширюється у вузлі, який діагностується, є випадковим процесом за своєю природою й використання детермінованих методів для його аналізу призводить до значних похибок. Вирішити цю проблему можливо шляхом використання ІВС діагностування, яка базується на застосуванні статистичних методів [6, 7, 21, 26, 47, 56, 64, 69, 71, 87, 90].
Таким чином, побудова математичних моделей, котрі найбільш адекватно описують вібраційні процеси, що супроводжують роботу ЕО, і створення на їхній основі ефективних методів і ІВС вібродіагностування, які дозволяють з наперед заданою точністю та достовірністю визначити технічний стан рухомих частин ЕМ, є актуальною задачею, що обумовила тему цієї дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота виконувалась у відділі теоретичної електротехніки Інституту електродинаміки Національної академії наук України (ІЕД НАНУ) відповідно до планів Держбюджетних НДР "Розробити перспективні методи дослідження електрофізичних процесів і полів електроенергетичного обладнання для підвищення його ефективності та подовження терміну експлуатації" (шифр "Комплекс–2", № ДР 0106U002438), "Розвинути теорію математичного моделювання електромагнітних та електромеханічних процесів і полів та побудувати на цій основі нові методи і засоби аналізу та діагностики потужного електроенергетичного обладнання" (шифр "Комплекс – 3", № ДР 0110U006685), по проекту "Розроблення методів та засобів вібродіагностики потужних електричних машин ТЕС і ТЕЦ з урахуванням вимог міжнародних стандартів" в рамках договорів № Об4.8–2010 (1233–10) від 21.06.2010 р., № Об4.8–2011/1236–11 від 17.03.2011 р. та № Об4.8–2012 (1239–12) від 19.03.2012 г. між НАН України і ІЕД НАН України (№ ДР 0110U003667), які виконувались у відповідності із цільовою комплексною програмою НАН України "Науково–технічні та економічні проблеми забезпечення спільної роботи Об’єднаної енергетичної системи України з об’єднанням енергосистем європейських країн ("Об’єднання")".
Суттєві результати було одержано при виконанні проекту Р5.5.2 "Створення методів та системи вібродіагностики та визначення залишкового ресурсу вузлів турбогенераторів ТЕС при їх роботі в базових режимах" по договорам № Р5.5.2–2010 (1231–10) від 15.06.2010 р., № Р5.5.2–2011/1233–11 від 01.03.2011 р. і № Р5.5.2–2012/1038–12 від 01.03.2012 р. між НАН України і ІЕД НАН України (№ ДР 0110U004369), який виконувався у відповідності із цільовою комплексною програмою НАН України "Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин ("Ресурс")".
Роль дисертанта у виконанні згаданих робіт полягла в тому, що ним були вдосконалені та розроблені: математичні ймовірнісні моделі вібраційних сигналів, які були застосовані при вивченні цих сигналів для діагностування різних рухомих вузлів ЕО, методи визначення метрологічних характеристик вимірювальних каналів безпровідної ІВС вібродіагностування, методи побудови розв‘язуючих правил для виконання вібродіагностування рухомих вузлів ЕО, які були практично реалізовані на базі розробленого і побудованого лабораторного зразка ІВС вібродіагностування.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка моделей, методів та комп‘ютеризованої ІВС вібраційної діагностики рухомих частин ЕО з використанням автономних вимірювальних перетворювачів, що забезпечують передачу діагностичних сигналів по радіоканалу.
В основу цієї системи покладено статистичні методи обробки вібраційного сигналу, що дозволяють підвищити достовірність діагностування в порівнянні із системами, які базуються на детермінованих методах .
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
1. Побудувати та дослідити математичну імовірнісну модель вібраційного сигналу для теоретичного обґрунтування вибору можливих діагностичних ознак, підбору існуючих або розробки статистичних методів для обробки реалізацій вібраційних сигналів.
2. Розробити програмно–технічне забезпечення ІВС вібродіагностування, що забезпечить ефективний та завадостійкий канал для передачі виміряних діагностичних сигналів.
3. Обґрунтувати та експериментально перевірити діагностичні ознаки, з використанням яких робиться висновок про технічний стан вузлів, що діагностуються.
4. Розробити або вибрати та експериментально перевірити у складі ІВС вібродіагностування програмне забезпечення, що реалізує обробку і подальший статистичний аналіз виміряних вібраційних сигналів.
5. Побудувати та експериментально випробувати лабораторний зразок ІВС вібродіагностування рухомих вузлів ЕМ, що використовує радіоканал стандарту Bluetooth для передачі виміряної діагностичної інформації.
Об’єктом дослідження є оцінка технічного стану рухомих вузлів ЕМ.
Предметом дослідження є комп‘ютеризована ІВС вібродіагностування.
Методи досліджень. Для вирішення поставленої задачі використовувались методи теорії ІВС, теорії ймовірностей, математичної статистики, теорії діагностики об’єктів та систем, а також методи статистичної обробки діагностичних сигналів та розпізнавання образів.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
1. Вперше з використанням лінійних випадкових і лінійних періодичних випадкових процесів створено математичну модель рухомих вузлів роторних ЕМ, яка враховує періодичність вібраційного процесу і вплив на нього окремих джерел вібрації, що мають різну фізичну природу і просторову локалізацію.
2. Вперше для моделі рухомих вузлів роторних ЕМ обґрунтовано використання в якості діагностичних ознак коефіцієнтів асиметрії та ексцесу, кількості максимумів спектрограми вібраційного процесу.
3. Вперше розроблено та експериментально перевірено спосіб діагностування рухомих вузлів ЕМ із заданими точністю і достовірністю, що ґрунтується на кількісних оцінках спектральної щільності потужності, коефіцієнтів асиметрії та ексцесу вібраційних сигналів, з використанням яких сформовані навчальні сукупності і побудовані розв‘язуючі правила.
4. Розроблено спосіб вибору оптимального виду спектрального згладжуючого вікна за оцінкою значень дисперсії і мінімального впливу на діагностичний сигнал для моделі вібраційного процесу з використанням апріорних даних про його детерміновані і випадкові складові.
5. Теоретично досліджені і підтверджені результатами експериментів похибки, викликані перетвореннями діагностичного сигналу, впливом завад та його передачею по каналу стандарту Bluetooth.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на базі запропонованих математичних моделей як алгоритмічної основи діючого лабораторного зразка ІВС вібродіагностування розроблено спосіб діагностування рухомих вузлів ЕО. Розроблені методи, що реалізовано у створеній ІВС, дозволяють автоматизувати процес діагностування технічного стану рухомих вузлів ЕО, забезпечуючи при цьому задані точність та достовірність результатів діагностування. Отримані результати були використані при розробці лабораторного зразка ІВС діагностування рухомих вузлів ЕО в рамках Держбюджетних НДР "Комплекс–2" та "Комплекс – 3", а також проектів, що виконувались протягом 2010–2013р.р. у відповідності з цільовими комплексними програмами НАН України «Ресурс» і «Об‘єднання».
Окремі результати дисертаційної роботи впроваджено в Групі компаній «Аміко» (Акт впровадження від 08.08.2012р.), Групі компаній «Карбон» (Акт впровадження від 04.04.2013р.).
Особистий внесок здобувача. Нові наукові результати, які ввійшли в дисертаційну роботу, отримані здобувачем особисто. В роботах, опублікованих у співавторстві, внесок здобувача полягає в наступному: [40, 41] – автор запропонував принцип побудови, структуру лабораторного зразка ІВС вібродіагностування ЕО й методику проведення вимірів вібраційних сигналів з рухомих вузлів ЕО, розробив математичні моделі опису вібраційного сигналу для обґрунтування вибору діагностичних ознак, формування навчальних сукупностей і побудови розв‘язуючих правил; [42] – виконав експериментальну перевірку теоретично визначених діагностичних ознак; [5] – дослідив вплив різних типів спектральних згладжуючих вікон на характеристики досліджуваного сигналу; [36, 39] – дослідив перспективи використання розробленого зразка ІВС на реальних енергогенеруючих об‘єктах; [97] – брав участь в розробці математичної моделі вібрацій у вузлах турбогенераторів та проведенні дослідження вібраційних характеристик турбогенераторів.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися й обговорювалися на міжнародних і республіканських конференціях і семінарах:
– Міжнародній науково–технічній конференції «Проблеми сучасної електротехніки» (Україна, Київ, 2008; Україна, Вінниця, 2012).
– Міжнародній науково–технічній конференції «Обчислювальні проблеми в електротехніці» (Ваплево, Польща, 2009; Лазне Кинжварт, Чехія, 2010; Кострина, Україна, 2011; Гжибов, Польща, 2012).
– Міжнародній науково–практичній конференції "Відновлювана енергетика ХХІ століття" (Крим, Україна, 2012).
Результати дисертаційної роботи неодноразово обговорювалися на семінарах відділів електричних і магнітних вимірювань, регулювання параметрів електричної енергії й відділу теоретичної електротехніки ІЕД НАНУ.
Публікації. Основні результати дисертації опубліковано в 11 наукових працях, з них 9 – у наукових фахових виданнях, у тому числі 3 – за кордоном, 2 – у матеріалах конференцій.

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
В дисертації розв‘язана актуальна науково–прикладна задача з розробки системи технічного вібродіагностування рухомих вузлів ЕМ з використанням автономних вимірювальних перетворювачів, в результаті були отримані наступні основні результати:
1. Вперше створено математичну модель рухомих вузлів роторних ЕМ з використанням лінійних випадкових і лінійних періодичних випадкових процесів, яка враховує періодичність вібраційного процесу і вплив на нього окремих джерел вібрації, що мають різну фізичну природу і просторову локалізацію. Обґрунтовано для створеної моделі використання коефіцієнтів асиметрії та ексцесу, кількості максимумів спектрограми вібраційного процесу в якості діагностичних ознак для визначення технічного стану вузла, що діагностується.
2. Створено спосіб вибору оптимального виду спектрального згладжуючого вікна за оцінкою значень дисперсії і мінімального впливу на діагностичний сигнал для створеної моделі вібраційного процесу. Вибрано оптимальним використання вікна Бартлетта для покращення спектральних характеристик отриманого вібраційного сигналу, що підвищує якість діагностування.
3. Побудовано та експериментально випробувано лабораторний зразок ІВС вібродіагностування для проведення діагностування рухомих вузлів ЕМ із заданими точністю і достовірністю на основі результатів дослідження розробленої математичної моделі.
4. Вперше створено спосіб вібродіагностування рухомих вузлів ЕМ на базі побудованого зразка ІВС вібродіагностування та за результатами обробки експериментальних даних, який передбачає роботу ІВС у двох режимах – навчання та діагностування. Це дозволило за командою оператора у режимі навчання сформувати у вибраних діагностичних просторах навчальні сукупності, і надалі, автоматично у режимі діагностування, з використанням вибраних статистичних критеріїв, діагностувати технічний стан досліджуваного об’єкта.
5. Визначені теоретично і підтверджені результатами експериментів похибки, викликані перетвореннями діагностичного сигналу, впливом завад та його передачею по каналу стандарту Bluetooth. Виконано оцінку похибки вимірювання вібраційного сигналу лабораторного зразка ІВС за допомогою електродинамічного вібростола, відносна похибка вимірювання склала , що знаходиться в межах, передбачених існуючими стандартами.
6. За результатами проведених експериментальних досліджень із застосуванням спектральних діагностичних ознак та ознак, що базуються на моментах вібраційного сигналу, було побудовано гістограми та згладжуючі їх криві Пірсона. На основі побудованих кривих сформовано навчальні сукупності та побудовано розв‘язуючі правила, що вперше дозволили з заданими точністю та достовірністю визначити наявність перекосу в роботі підшипника кочення при вимірюванні діагностичного сигналу з рухомого вузла ЕМ.
7. З використанням створеної ІВС проведено експериментальні дослідження на турбогенераторі Трипільської ТЕС, на вітряній електростанції малої потужності та на випробувальному стенді діагностування підшипників кочення Інституту електродинаміки НАН України. Вони довели ефективність роботи ІВС та перспективність її використання для визначення дефектів у рухомих вузлах ЕМ із заданими точністю і достовірністю на енергогенеруючих об‘єктах України. Впроваджено окремі результати в групі компаній «Аміко» та групі компаній «Карбон».

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Bloomfield P. Fourier Analysis of Time Series An Introduction.  New York : Wiley, 2000.  P. 288.
2. Cooley T.W., Tukey T.V. An Algorithm for Machine Calculation of Complex Fourier Series. // Mathematics of Computation.  1965.  № 90.  P. 297 – 301.
3. Gyzhko Yuri Features of measurement and processing of vibration signals registered on the moving parts of electrical machines // Рrzegląd elektrotechniczny (Electrical Review).  Warszawa  Vol. 2012, No 3a.  P. 40 – 43.
4. Gyzhko Yuri Usage of vibrations for diagnostics of moving parts of electrical machines.  Acta Technica  2010.  55 №4,  P. 419 – 430.
5. Gyzhko Yuri, Myslovych Mykhailo, Sysak Roman The Use of Spectral Windows in Analysis of Vibration Signals. – Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review).  Warszawa – Vol. 2013, No 2a.  P. 294 – 296.
6. Ioannides E., Harris T.A. Ein neues Modell fur die Ermudungslebensdauer vor Walzlagern–Kugellager // Zeitschrift  1986.
7. Krasilnikov A.I., Marchenko B.G., Myslovich M.V. A Mathematical Model of Linear Random Processes in Substantiation of Diagnostic Criteria in Vibratiry Diagnostics of Rolling – Contact Bearing. // Vibration Engineering. Hemisphere Publishing Corporation.  1989.  Vol. 3.  P. 205 – 211.
8. Marchenko N.B., Myslovitch M.V., Sysak R.M. A Prototype of Diagnostic System of Wind Power Units // Proceeding of VI–th International Work–shop ""Computational Problems of Electrical Engineering". Zakopane, Poland. Sept. 1–4.  2004. – P. 17 – 20.
9. Marchenko N.B., Myslovitch M.V., Sysak R.M. Vibration Diagnostics of Wind–Driven Power Units with Usage of Statistical Expert System. // Prezeglad Elektrotechniczny. Zakopane, Poland.  2005.  №2.  P. 53 – 57.
10. Martchenko B. Concerning on a theorem for periodic in Slutsky sense linear random processes // International Congress of Mathematicians – 98. Abstracts of Short Communications and Posters Contents. – Berlin. – 1998. – P. 260.
11. Martchenko B., Myslovitch M., Zvaritch V. Vibration Signal Expert System for Fault Detection of Power Equipment Rolling Bearings. Proceedings of IFAC 14 World Congress, Beijing, China, July 5–9, 1999.  vol. P.  P. 181 – 186.
12. Neyman J., Pearson E. S.On the problem of the most Efficient Tests of Statistical Hypotheses// Phil. Trans. Roy. Soc. London A. – 1933 – 231. – P. 289 – 337.
13. Specification of the Bluetooth System, Bluetooth SIG, Інтернет–сторінка http://www.bluetooth.com/Pages/Tech–Info.aspx
14. Zvaritch V., Myslovich M., Martchenko B. The Models of Random Periodic Information Signals on the White Noise Bases // Applied Mathematics Letters. – 1995. – Vol. 8, № 3. – P. 87 – 89.
15. Авакян В. А. Автоматизированная система вибродиагностики дефектов электрических машин / Авакян В. А., Мадатов В. Р., Мартиросян Г. А., Саргасян С. А. // Электротехника.  1980.  №3.  С. 3032.
16. Андрейкив А. Е. Метод акустической эмиссии в исследованиях процессов разрушения / А. Е. Андрейкив, Н. В. Лысак  К. : Наук. думка, 1989. 176 с.
17. Андрейкив А. Е. Методические аспекты применения метода акустической эмиссии при определении трещиностойкости материалов / Андрейкив А. Е., Лысак Н. В., Скальский В. Р., Сергиенко О. Н.  Л. : АН УССР. Физ.–мех. Ин–т ,1990 – 34 с.  (Препринт / АН УССР. Физ.–мех. Ин–т; 1990 – 165).
18. Андрусенко Ю. А. Модели динамики работы ветроагрегата при воздействии ветрового потока и их использование в информационно–измерительных системах диагностики / Ю. А. Андрусенко, М. В. Мыслович // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". – 2002. – Ч. 4. – С. 71 – 76.
19. Бабак В. П. Математические модели оценки и прогнозирования состояния изделий методом акустической эмиссии / В. П. Бабак, С. Ф. Филоненко // Радиоэлектроника и информатика.  2000.  № 2  С. 62  68.
20. Бабаков И. М. Теория колебаний / И. М. Бабаков – М. : Наука, 1965. – 560 с.
21. Бакшис А. К. Исследование вибраций электрических машин статистическими методами / А. К. Бакшис, К. М. Рагульскис, Ю. К. Тамонюшас // Науч. тр. вузов ЛитССР. Вибротехника.  1972.  16, № 3.  С. 43  49.
22. Баранов Г. Л. Модель стохастически периодических электроэнергетических нагрузок и анализ графиков энергосистем / Г. Л. Баранов, Б. Г. Марченко, Н. В. Приймак // Пробл. энергосбережения. –1990. – Вып. 3. – C. 60 – 65.
23. Баранов Г. Л. Построение модели и анализ стохастически периодических нагрузок энергосистем / Г. Л. Баранов, Б. Г. Марченко, Н. В. Приймак // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. – 1991. – Т. 37. – № 2. – С. 12 – 21.
24. Бартлет М.С. Введение в теорию случайных процессов / М.С Бартлет. – М. : Издательство иностранной литературы, 1958. – 384 с.
25. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов / Дж. Бендат, А. Пирсол.  М. : Мир, 1974.  463с.
26. Береговой А. И. Вибродиагностика электрических машин. Статистический подход и устройство / Береговой А. И., Быстриков А. Ф., Котвицкий Н. Н., Марченко Б. Г., Мыслович М. В., Осадчий Е. П.  К. : Ин–тут электродинамики, 1984.  56 с.  (Препринт / АН УССР. Ин–тут электродинамики).
27. Большев Л. Н. Таблицы математической статистики / Л. Н. Большев, Н. В. Смирнов – М. : Наука, 1965.  482 с.
28. Браунли К. А. Статистическая теория и методология в науке и технике / К.А. Браунли – М. : Наука, 1977. – 407 с.
29. Буйло С. И. Использование статистических характеристик сигналов акустической эмиссии для измерения интенсивности элементарных актов акустического излучения / С. И. Буйло, А. С. Трипалин // Дефектоскопия.  1982.  № 5.  С. 23  30.
30. Буйло С. И. Об информативности амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии / С. И. Буйло, А. С. Трипалин // Дефектоскопия.  1979.  № 12.  С. 20  24.
31. Васько В. П. Динамика нагрузочных режимов работы ветроэлектрической установки, обусловленная порывами скорости ветра / В. П. Васько, П. Ф. Васько // Вісник ДонДАБА. Будівельні конструкції, будівлі та споруди. Вплив вітру на будинки і споруди. – 2001. – № 4 (29). – С. 140 – 144.
32. Вибрация энергетических машин : справочн. пособие / [под. ред. Григорьева Н. В.]  Л. : Машиностроение, 1974. – 464 с.
33. Волков Л. К. Вибрации и шум электрических машин малой мощности / Л. К. Волков и др. – Л. : Энергия, 1979.  206 с.
34. Вострокнутов Н. Н. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, проверка / Н. Н. Вострокнутов – М. : Энергоатомиздат, 1990.  280 с.
35. Гершман С. Г. Спектрально–корреляционный анализ вибраций подшипников качения / С. Г. Гершман, Н. Г. Дубравский // Борьба с шумом и вибрациями.  М. : Госстройиздат, 1966.  С. 83  89.
36. Гижко Ю. И. Перспективы модернизации систем виброконтроля и вибродиагностики оборудования электростанций на примере Трипольской ТЭС / Ю. И. Гижко, В. Н. Зварич, М. В. Мыслович, Р. М. Сысак, И. И. Тукало // Праці інституту електродинаміки Національної академії наук України.  2012.  № 33.  С. 53  62.
37. Гижко Ю. І. Питання підвищення точності оцінок діагностичних ознак при спектральній обробці вібраційних сигналів / Ю. І. Гижко // Технічна електродинаміка.  2012.  № 2.  С.127 – 128.
38. Гижко Ю. І. Спектральний аналіз вібрацій рухомих частин електричних машин / Ю. І. Гижко // Технічна електродинаміка.  2011.  № 4.  С. 46  49.
39. Гижко Ю.І. Інформаційно–вимірювальна система вібродіагностики рухомих вузлів вітроагрегатів з використанням радіоканалу / Гижко Ю.І. // Відновлювана енергетика ХХІ століття: мат. XIIІ міжнар. наук–практ. конф.  Крим, 2012.  С. 389  392.
40. Гижко Ю. І. Деякі питання практичної реалізації та застосування інформаційно–вимірювальних систем діагностики обертових частин роторних енергетичних машин / Ю. І. Гижко, М. В. Мислович // Технічна електродинаміка. Темат. вип. ̏Проблеми сучасної електротехніки˝.  2008.  Ч. 4.  С. 53  58.
41. Гижко Ю. І. Особливості побудови інформаційно–вимірювальних систем діагностики рухомих частин електротехнічного обладнання / Ю. І. Гижко, М. В. Мислович // Праці інституту електродинаміки Національної академії наук України.  2007.  № 2 (17)  С. 107  115.
42. Гижко Ю. І. Особливості формування навчаючих сукупностей при проведенні вібродіагностики вузлів рухомих частин енергетичних машин / Ю. І. Гижко, М. В. Мислович // Вісник НУ «Львівська політехніка». Електроенергетичні та електромеханічні системи.  2009.  № 654.  С. 35  40.
43. Гитис Э. И. Аналого–цифровые преобразователи / Э. И. Гитис, Е. А. Пискулов  М. : Энергоатомиздат, 1981.  360 с.
44. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин / А.С. Гольдин. – М. : Машиностроение, 1999.  344 с.
45. Системы информационно–измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения : ГОСТ 8.437–81.  [Введен в действие 1981–09–16].  М. : ИПК Издательство стандартов, 2002.  36 с.
46. Грибанов Ю. И. Автоматические цифровые корреляторы / Ю. И. Грибанов, Г. П. Веселова, В. И Андреев  М. : Энергия, 1974.  172 с.
47. Дайер Д. Обнаружение повреждений подшипников качения путём статистического анализа вибраций / Д. Дайер, Р. Стюарт // Тр. амер. о–ва инж.–мех. Конструирование и технология машиностроения.  1978.  100, № 2.  С. 23  31.
48. Дженкинс Г. Спектральный анализ и его приложения / Г. Дженкинс, Д. Ваттс — М. : МИР, 1971. — 285 с.
49. Заблонський К.І. Деталі машин : [підручник] / К.І. Заблонський – Одеса: Астропринт, 1999. – 404 с.
50. Зварич В. Н. Стохастические периодические случайные процессы как модель информационных сигналов / В. Н. Зварич, Б. Г. Марченко, М. В. Мыслович // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. – 1995. – Т. 38. – № 1. – С. 87 – 89.
51. Зварич В. Н. Информационно–измерительная система диагностики ветроэлектрических агрегатов с использованием первичных датчиков, основанных на поверхностных акустических волнах / В. Н. Зварич, В. М. Мыслович, Р. М. Сысак, А. А. Федоза, В. Г. Шульга // Техн. електродинаміка. Темат. вип. “Моделювання електричних, енергетичних та технологічних систем“. – 1999. – Ч. 1.  С. 42–47.
52. Інтернет–сторінка http://globaltest.ru/info/pub/
53. Інтернет–сторінка http://www.onosokki.co.jp/HP–WK/c_support/ customer_support.htm
54. Інтернет–сторінка http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/arts/
55. Інтернет–сторінка http://www.s–i.ru/?cat=4
56. Кирякин А. В. Акустическая диагностика узлов и блоков РЭА / А. В. Кирякин, И. Л. Железная – М. : Радио и связь, 1984. – 192 с.
57. Коварский Е. М. Ударно–импульсный метод диагностики начального разрушения подшипников качения / Е. М. Коварский, В. М. Малыгин, А. Г. Горбунов // Электротехника. – 1981.  № 1.  С. 57 – 59.
58. Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы математико–статистической теории обработки наблюдений/ Ю. В. Линник  М. : Физматгиз, 1962.  352 с.
59. Лоэв М. Теория вероятностей / М. Лоэв – М. : ИЛ, 1962. – 719 с.
60. Критенко М., Масловский А., Меньшиков Л., Москаленко В. Радиолокационные системы для диагностирования машин и механизмов / М. Критенко, А. Масловский, Л. Меньшиков, В. Москаленко // Электроника НТБ.  2001.  № 1 С. 58 – 60.
61. Нестационарная модель акустической эмиссии : тез. докл. Украинской республ. школы–семинара [“Вероятностные модели и обработка случайных сигналов и полей”].  Черкассы: ЧФКПИ, 1991.  С. 31.
62. Марпл–мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С. Л. Марпл–мл.  М. : МИР, 1990.  584 с.
63. Марченко Б. Г. Ударная диагностика шихтованных магнитопроводов. / Марченко Б. Г., Мыслович М. В., Целина В. Н.  К. : Ин–тут электродинамики, 1993.  (Препринт / АН УССР. Ин–тут электродинамики).
64. Марченко Б. Г. Диагностирование подшипников качения электрических машин с использованием третьего и четвертого моментов их вибраций/ Б. Г. Марченко, М. В. Мыслович // Техн. электродинамика. – 1986. – № 5. – С. 50 – 60.
65. Марченко Б. Г. Лінійні періодичні процеси / Б. Г Марченко // Пр. Ін–ту електродинаміки НАН України. Електротехніка. – 1999. – С. 172 – 185.
66. Марченко Б. Г. Метод стохастических интегральных представлений и его приложения в радиотехнике / Б. Г. Марченко  К. : Наук. думка, 1973.  191 с.
67. Марченко Б. Г. О характеристических функциях функционалов от процессов с независимыми приращениями / Б. Г. Марченко // Украинский математич. журнал.  1967.  Т.19. – № 3. – С. 29 – 38.
68. Марченко Б. Г. Аналіз навантажень енергосистем на основі моделі їх стохастичної періодичності / Б. Г. Марченко, М. В. Мислович, М. В. Приймак // Технічна електродинаміка.  2003.  № 4. – С. 61 – 65.
69. Марченко Б. Г. Белые шумы в колебательных системах / Б. Г. Марченко, М. В. Мыслович.  К. : Ин–тут электродинамики, 1989. – 44 с. – (Препринт / АН УССР. Ін–тут электродинамики; 599).
70. Марченко Б. Г. Вибродиагностика подшипниковых узлов электрических машин / Б. Г. Марченко, М. В. Мыслович – К. : Наук. думка, 1992. – 195 с.
71. Марченко Б. Г. Автокорреляционные и характеристические функции виброакустического шума подшипников качения электрических машин и возможности корреляционного анализа для диагностики / Б. Г. Марченко, М. В. Мыслович, Л. Д. Проценко // Техн. электродинамика.  1982.  № 1.  С.76 – 83.
72. Марченко Б. Г. Побудова моделі та аналіз стохастично періодичних навантажень енергосистем / Б. Г. Марченко, М. В. Приймак // Праці інституту електродинаміки Національної академії наук України. – 1999. – Вип. 1. – С.129 – 153.
73. Марченко Б. Г. Линейные случайные процессы и их приложения / Б. Г. Марченко, Л. Н. Щербак  К. : Наук. думка, 1975. – 143 с.
74. Марченко В.Б. Ортогональные функции дискретного аргумента и их приложения в геофизике / В.Б. Марченко – К. : Наук. думка, 1992. – 209 с.
75. Марченко В. Б Комплекс прикладных программ по статистической обработке эргодических временных рядов / В. Б. Марченко, Е. П. Осадчий  Гос. Фонд алгоритмов и программ : №5087000652, ФАП АН УССР, инв. № АП01606  1986. – 854 с.
76. Математическая энциклопедия / [гл. ред. Виноградов И. М.]  М. : Сов. энцикл, 1984.  Т. 4.  1216 с.
77. Матеріали з офіційного Інтернет–сайту компанії Microchip http://www.microchip.com/developmenttools/home.aspx
78. Матеріали з офіційного Інтернет–сайту компанії Analog Devices http://instrumentation.analog.com/en/segment/im.html
79. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи / Д. Миддлтон  М. : Сов. радио, 1961.  Т. 1.  783 с.
80. Мирский Г. Я. Аппаратное определение характеристик случайных процессов / Г. Я. Мирский – М. : Энергия,1967. – 432 с.
81. Використання вібраційних та акустоемісійних інформаційно–вимірювальних систем діагностики вітроелектричних агрегатів: матеріали ХХІ Міжнародної науково–практичної конференції "Відновлювана енергетика ХХІ ст.".  Крим, 2010.  С. 216 – 219.
82. Мыслович M. B. Вибродиагностика электрических машин. Статистический подход и устройство / Мыслович M. B., Береговой А. И., Быстриков А. Ф., Котвицкий Н. Н, Марченко Б. Г., Осадчий Е. П.  Киев, 1984.  56 с.  (Препринт / АН УССР. Ин–т электродинамики; № 364).
83. Мыслович М. В. Модели усталостных дефектов в узлах электротехнического оборудования и их использование при создании акустико–эмиссионных информационно–измерительных систем диагностики / М. В. Мыслович, А.В. Улитко // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Проблеми сучасної електротехніки".  2002.  Ч. 4.  С. 114 – 119.
84. Орнатский П. П. Теоретические основы информационно–измерительной техники / П. П. Орнатский – К. : Вища школа, 1983.  455 с.
85. Отнес Р. Прикладной анализ временных рядов. Основные методы / Р.Отнес , Л.Эноксон  М. : Мир, 1982.  428 с.
86. Павлов В. В. Акустическая диагностика механизмов / В. В. Павлов  М.: Машиностроение,1971.  427 с.
87. Попков В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов / В. И. Попков  Л. : Судостроение, 1971.  221 с.
88. Прохоров Ю. В. Теория вероятностей / Ю. В. Прохоров, Ю. А. Розанов  М. : Наука, 1973. – 534 с.
89. Пчелинцев В.А. Охрана труда в строительстве: [Учеб. для строит. вузов и фак.]  М. : Высш. шк., 1991. – 272 с.
90. Рагульскис К .М. Вибрации машин / К .М. Рагульскис, Р. А. Ионушас, А. К. Бакшис – Вильнюс : Мокслас, 1976. – 232 с.
91. Рагульскис К. М. Вибрация подшипников / К. М. Рагульскис, А. Ю. Юркаускас  Л. : Машиностроение, 1985. – 119 с.
92. Рагульскис К. М. Вибрации подшиников / К. М. Рагульскис, А. Ю. Юркаускас, В. В. Аступенас – Вильнюс : Минтис, 1974. – 392 с.
93. Румшинский Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л. З. Румшинский – М. : Наука, 1977. – 192 с.
94. Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители / Дж. Рутковски; [пер. с англ. Б. Н. Бронина]. – М. : Мир, 1978.  325 c.
95. Слуцкий Е. Е. Избранные труды / Е. Е. Слуцкий – М. : Наука, 1960. – 292 с.
96. Тейлор Я. И. Идентификация дефектов подшипников с помощью спектрального анализа / Я. И. Тейлор // Тр. амер. о–ва инж.–мех. Конструирование и технология машиностроения. – 1980.  102, № 2.  С. 1  8.
97. Титко О. І. Створення методів і системи вібродіагностики та визначення залишкового ресурсу вузлів турбогенераторів ТЕС при їх роботі в базових режимах / Титко О. І., Мислович М. В., Ахременко В. Л., Зварич В. М., Остапчук Л. Б., Сисак Р. М., Гижко Ю. І., Тітко В. О. : Цільова комплексна програма НАН України "Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин". Збірник наукових статей за результатами, отриманими в 2010–2012 рр. // Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України.  2012.  С. 262  269.
98. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника / В. И. Тихонов – М. : Радио и связь, 1982. – 624 с.
99. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2–х кн. / [под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина]. – М. : Машиностроение, 1978.  Кн. 1. – 400 с.
100. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления / Г. М. Фихтенгольц – М. : Наука, 1970. – 800 с.
101. Чуб Е. Ф. Крупногабаритные подшипники качения / Е. Ф. Чуб – М. : Машиностроение, 1976. – 271 с.
102. Шубов И. Г. Шум и вибрация электрических машин / И. Г. Шубов – Л. : Энергоатомиздат, 1986. – 208 с.
103. Явленский К. Н. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем / К. Н. Явленский, А. К. Явленский – Л. : Машиностроение, 1983. – 239 с.