Ученые СПбГУ создали сверхточный метод мониторинга состояния станков

Специалисты центра искусственного интеллекта Санкт?Петербургского государственного университета разработали точный метод мониторинга различных элементов роторного оборудования. Разработка позволяет вести эффективный мониторинг каждой части в реальном времени и не требует остановки рабочего процесса. Результаты исследования подтверждены патентом. Об этом CNews сообщили представители СПбГУ.

Эксплуатация роторного оборудования (турбин, компрессоров, насосных агрегатов) сопряжена с высокими рисками внезапных отказов. Согласно отраслевым исследованиям, переход от плановых ремонтов к предиктивному, то есть прогнозному типу позволяет сократить время незапланированных простоев на 30?50 %. Более того, это дает возможность снизить затраты на техническое обслуживание оборудования в среднем на 10?20 %.

Вибродиагностика — метод неразрушающего контроля, основанный на анализе параметров вибрации работающего оборудования. Традиционный подход к вибродиагностике базируется на анализе информации с пассивных датчиков, устанавливаемых на корпус машины. Это позволяет обнаружить различные дефекты, но в многокомпонентных системах получаемый сигнал представляет собой сложный комплекс колебаний от десятков сопряженных деталей, поэтому выделить вклад конкретного подшипника или вала на фоне шумов от соседних узлов крайне затруднительно. В результате анализ вибраций может неточно определять истинную причину дефекта или поломки.

Ученые СПбГУ предложили инновационный метод мониторинга, который меняет схему с пассивного прослушивания на активное зондирование.

«Мы обосновали и запатентовали метод, при котором в конструкцию измерительной системы вводится генератор механических колебаний. Он создает эталонный сигнал в заведомо свободном диапазоне частот, где отсутствуют собственные вибрации механизма. Этот сигнал распространяется по корпусу, и по его затуханию вычисляется коэффициент ослабления среды», — сказал программист Центра ИИ СПбГУ Борис Викторов.

Далее датчик, расположенный ближе к источнику помех, фиксирует шумовую спектрограмму, которая с учетом вычисленного коэффициента вычитается из данных монитора, ответственного за целевую деталь. Так можно выявить сигнал каждой детали — тот самый условный вклад в работу оборудования.

Кроме того, эксперты Университета выяснили, что различные виды деградации, такие как абразивный износ, нарушение геометрии, порождают уникальный спектральный «почерк». Очистка сигнала от шумов соседних элементов дала возможность регистрировать этот «почерк» на значительно более ранних стадиях, чем это было ранее. Таким образом, разработанный учеными СПбГУ метод позволяет математически корректно отделить вклад конкретного элемента оборудования от общего фона, создаваемого даже близко расположенными интенсивными источниками вибраций.

В отличие от существующих на данный момент систем, предлагаемый способ не просто констатирует аномальный рост вибрации, а локализует дефект с точностью до детали, что создает научную основу для перехода от обслуживания по регламенту к обслуживанию по реальному состоянию.