Автореферат (1024743), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Дляконтроля девиации собственной частоты колебанийво времени в (7) вместо ω0подставляют собственную частоту крутильных колебаний.В качестве начальных значений приняты данные экспериментального спектраω0 = 18,64 Гц и 23,2 Гц. В процессе моделирования задавали крутильную жесткость ∆(как имитация зарождения и развития кольцевых трещин валопровода) в пределах0,0001–1,5%, вычисляли собственные частоты ω0м с учетом трещин, оценивалиотносительные погрешности определения собственной частоты крутильныхколебаний ∆ω .
Результаты вычислительного эксперимента приведены в Таблице 2.Таблица 2.Сравнение значений собственных частот крутильных колебаний ТА ТВВ-3202УЗ-Т-250/300-240-2, полученных в результате математического и обработкиэкспериментальных данныхЗначение собственной частоты крутильных колебаний, об/мин(Гц)Номерсобственнойрезультат обработкирезультат математическогочастоты ТАэкспериментальных данных –моделированияхронограммы11118.4 (18,64)1116 (18,60)21392 (23,20)1432.2 (23,87)32869.8 (47,83)Спектральный анализ представляет широкую совокупность методов оценкихарактеристик процессов и материалов, поэтому для обеспечения единства измеренийнеобходимо применять математически и метрологически обеспеченные виды14обработки.Поскольку на практике часто приходится рассчитывать системы, состоящие изтрех ступеней, например двигатель–редуктор–тормоз, то расчетное выражение длятрех- секционной системы выглядит так:∆ω =∆δ11 (ω0 4 − ω0 2 (δ22 + δ23 ) + δ23 (δ12 + δ22 )) + ∆δ12 (ω04 − ω02 δ23 + δ11δ23 )−6ω05 + 4ω03 (δ12 + δ12 + δ22 + δ23 ) − 2ω0 (δ12δ23 + δ11δ23 + δ11δ22 + δ22δ23 )(14)ВЫВОДЫ: изменение жесткости одной из секций валопровода в пределах1 ⋅ 10 − 1 ⋅ 10 −5 % можно зарегистрировать только с применением высокоточныхсредств измерений и измерительных комплексов с погрешностью измерения частоты−6−5неболее ± 1 ⋅ 10 Гц,чтостановитсявозможнымприприменениифазохронометрических систем, имеющих погрешности измерения периода не более± 1 ⋅ 10 −7 с.Представленные результаты математического моделирования измерительногоконтроля открывают принципиально новые возможности измерения и оценкидеградации свойств конструкционных материалов валопроводов ТА в процессефункционирования, в том числе:- решение проблемы обнаружения трещин на раннем этапе их развития путемизмерения девиации собственной частоты крутильных колебаний валопровода;- определение в процессе эксплуатации внешних циклических нагрузок навалопровод и движущиеся части механизмов;- повышение точности определения физических параметрови свойствконструкционных материалов на несколько порядков, и, как следствие, сокращениевремени и повышение достоверности конструкторско-технологической отработки.Полученные результаты могут быть использованы при проведениифундаментальных исследований эволюции и деградации физико-механическихсвойств конструкционных материалов.ГЛАВА 3.
Математическое моделирование тематическое моделированиеизмерительно-вычислительных фазохронометрических технологий поддержкижизненного цикла объектов машиностроения.В главе приведены результаты построения многофакторных математическихмоделей объектов машиностроения фазохронометрического типа на примеретурбоагрегатов тепловых электрических станций с учетом влияния воздействиясистем возбуждения и внешней сети; гидроагрегата ГЭС с учетом функционированиярабочего колеса, направляющего аппарата, гидрогенератора и системы возбуждения,металлорежущего станка токарного типа, дизель-генераторной установки тепловоза,подшипника качения роликового типа.Результаты измерений и математического моделирования интервалов времени,выраженные в единых узаконенных физически величинах, позволяют обеспечиватьнепрерывный обмен данными.
Таким образом, математические модели становятсяобучаемыми и адаптируемыми к текущему техническому состоянию исследуемогообъекта. Применение многофакторных математических моделей объектовмашиностроения наряду с получаемой фазохронометрической информацией,содержащейся в вариациях регистрируемых моментов времени и продолжительностиинтервалов между ними, открывает возможность изучения, оценки и прогнозатехнического состояния.1516Математическое моделирование в фазохронометрическом представленииреализует получение многофакторных адаптируемых моделей исследуемых объектовмашиностроения. При этом считается, что достижению равномерно распределенныхграниц интервалов «квантов фазы» ∆θн ∆θн = 2π соответствуют прецизионноN регистрируемые моменты времени ti .
При равномерном вращении циклическихэлектромеханических систем (валопровод турбоагрегата, гидроагрегата, шпиндельстанка и т.п.) повороту на угол ∆θ соответствует интервал времени ∆t н . В вариацияхинтервалов δ∆ti (δ∆ti = ∆ti − ∆t н ) содержится информация о функционированииисследуемого объекта.На примере построения обобщённой математической модели гидроагрегатапоказано, что математическая модель строится с учетом описанных физическойэлектродинамики моделей ротора, статора, системы возбуждения, гидротурбины ипротекающих нестационарных гидродинамических и электромеханических процессахв гидрогенераторе и гидротурбине.
При построении многофакторной математическоймодели гидроагрегата в фазохронометрическом представлении необходимоучитывать влияние демпферных обмоток.J рϕ&&р + k (ϕ р − ϕ т ) = M эд− M тр пт− M трJ тϕ&&т + k (ϕ т − ϕ р ) = M тпшF (Q, Q& , H , N т , {ai }) = 0,(15)где J р , J т - моменты инерции ротора и турбины соответственно,ϕ р , ϕ т - углы поворота ротора и турбины соответственно,M эд - момент электродвижущий,M т - момент турбины,M тр пт - момент трения подшипника,M тр пш - момент трения подшипника,Q - расход воды,H - напор,N т - мощность турбины.{ai } - набор геометрических характеристик.Представим математическую модель гидроагрегата в следующем виде: J т ⋅ θ&&1 = M т − k12 ⋅ (θ1 − θ 2 ) J вп ⋅ θ&&2 = k12 ⋅ (θ1 − θ 2 ) − k 23 ⋅ (θ 2 − θ 3 ) − M трпш1&& J р ⋅ θ 3 = k 23 ⋅ (θ 2 − θ 3 ) − k 34 ⋅ (θ 3 − θ 4 ) − M трпп − M э&& J вн ⋅ θ 4 = k 34 ⋅ (θ 3 − θ 4 ) − M трпш 2 ,(16)где J т , J вп , J р , J вн – моменты инерции турбины, валопровода, ротора, вала –надставки соответственно;16θ1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 – углы поворота турбины, валопровода, ротора, вала – надставкисоответственно относительно неподвижной системы координат;k12 , k23 , k34 – крутильные жесткости между соответствующими индексамчастям гидроагрегата;M т , M трпш1 , M трпп , M э , M трпш 2 – моменты турбины, сил трения турбинногоподшипника, сил трения подпятника, электромагнитный момент, момент сил трениягенераторного подшипника соответственно.Реализуется Единый подход к построению многофакторных математическихмоделей объектов машиностроения фазохронометрического вида для измерительныхтехнологий поддержки жизненного цикла.При реализации многофакторного математического моделирования объектовмашиностроениявцеляхсозданияизмерительно-вычислительныхфазохронометрических технологий поддержки жизненного цикла объектовмашиностроения производится:- создание математических моделей со степенью подробности, необходимойдля прецизионного определения величин диагностируемых параметров и возможныхдефектов, рабочего цикла частей машины;- анализируется и описывается взаимодействие для взаимосвязи результатовизмерений с соответствующими процессами в работающих частях механизмов имашин в фазохронометрическом информационном представлении.В процессе обработки результатов измерений выполняют уточнение величинпараметров, входящих в математические модели, на соответствие текущемутехническому состоянию объекта, затем по результатам имитационногоматематического моделирования определяют величины диагностируемых параметрови возможных дефектов машины, по которым оценивают текущее техническоесостояние машины, применяя уточненные модели.ГЛАВА 4.
Опытно-промышленная реализация и конструктивныеособенности измерительно-вычислительных фазохронометрических системподдержки жизненного цикла объектов машиностроения.В основе построения экспериментальных измерительных информационныхфазохронометрических систем лежит общая единая концепция их построения. Вобщем случае измерительные блоки и системы предназначены для измеренияинтервалов времени, соответствующих повторяющемуся заданному перемещениюэлемента или элементов механизма. Основными конструктивными элементамиявляются:- датчик перемещения элемента или элементов механизма;- оптико-электронная система съема измерительной информации;- средство измерения интервалов времени между импульсами, поступающимиот датчиков при прохождении элементов циклической системы.Системы измерений дополнительно могут включать опорный канал измерений,датчик опорного канала, таймер общего счета, запускающий последовательностьсчетных импульсов, генератор счетных импульсов, память, средство формированиязаписи измеренных интервалов времени в память, систему передачи измерительнойинформации в устройство математической обработки.Построенные по единому принципу блоки и системы являются первичнымидля обработки фазохронометрической измерительной информации.
Возможны1718различные варианты конструктивного и схемного исполнения в зависимости отфункционального назначения.Конструкция измерительной системы, установленная непосредственно нафункционирующем объекте – турбоагрегате ГРЭС представляет собой диски спазами, прикрепленными на валу возбудителя и муфте РВ-РГ. К дискамконструктивно прикреплены информационно-измерительные системы.Период колебаний измеряется с помощью фотоэлектрического метода.Лазерный диод и приемный фотодиод согласованы по длине волны. Световой потокмодулируется через отверстие в диске и падает на фотоприемник. От фотодиодапервичный сигнал передается в блок формирования измерительного импульса, далееизмерительный импульс сигнал поступает в блок измерений интервалов времени.Измерительный комплекс включает основную фазохронометрическуюизмерительную систему, дополненную другими важными для обеспеченияфункционирования и поддержки жизненного цикла объектов машиностроениясистемами (измерение электрических величин, виброизмерительный комплекс,измерениятемпературы,измеренияэлектродинамическихвеличины,пространственно-временных измерений и т.п.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
