Korelacyjno-widmowa metoda diagnozowania układów łożyskowania z wykorzystaniem sygnałów zużyciowych w procesie eksploatacji napędów turbinowych

• Autorzy: Lindstedt P. , Zboiński M. , Deliś M. , Spychała J. , Kowalski M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono tribologiczną (zużyciową) metodę diagnozowania układów łożyskowania z korelacyjno-widmowym sposobem jej weryfikacji. Badano zbiory pomiarów koncentracji Cu i Fe wykonanych za pomocą spektrometrii fluorescencji rentgenowskiej (XRF) i optycznej spektrometrii emisyjnej (MOA) dla układów łożyskowania 2 silników. Wyznaczono progi statystyczne µ+σ, µ +3 σ, µ +3σ dla zbioru 2 silników i osobno dla silnika 1 i silnika 2, wykorzystując do tego 3, 4 ... 28 pomiarów. Przeprowadzono weryfikację tych progów na podstawie badań spójności pomiarów określonej na podstawie ich kowariancji (korelacji pomiarów) i koherencji (splot pomiarów). Rozważono możliwość kompleksacji metody diagnozowania tribologicznej i wibroakustycznej i zaproponowano, ażeby sygnały wibroakustyczne zostały przyjęte jako otoczenie dla sygnałów tribologicznych (zużyciowych). Ważną i nowatorską częścią pracy jest sposób eliminacji otoczenia (nalot, sygnały wibroakustyczne) z procesu diagnozowania, co w efekcie daje możliwość diagnozowania tylko na podstawie sygnałów tribologicznych.

EN

This paper presents tribological method of diagnosing bearing systems with correlation-spectral method of its verification. Sets of measurements of concentration of Cu and Fe made by X-ray fluorescent and optical emission spectrometry for two engines bearing systems were tested. Statistical levels were determined µ+σ, µ +3 σ, µ +3σ for a set of two engines end separately for first and second engine, using the 3, 4 ... 28 measurements. A verification of these levels based on testing traceability which was on the basic of the covariance (correlation on measurements) and the coherence (plexus of measurements). Considered the possibility of complexation methods of diagnosis tribological and vibroacoustic and was proposed to vibration signals has been adopted as the environment for signals tribological (wear). An important and an innovative part of the thesis is a method for eliminating environment (fly hours, vibration signals) from diagnostic process, in effect gave possibility only diagnosis with tribological signals.

Słowa kluczowe

PL

diagnostyka; niezawodność; uszkodzenie katastroficzne; parametryczne i chwilowe; próg diagnostyczny; kowariancja (korelacja); koherencja (splot); sygnały tribologiczne; sygnały wibroakustyczne; eliminacja sygnałów otoczenia

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 34
• Strony: 3—83
• Opis fizyczny: Bibliogr. przy rozdziałach, rys., tab.

Twórcy

autor

Lindstedt P.

• Katedra Automatyki i Robotyki,Wydział Mechaniczy, Politechnika Białostocka, ul. Wiejska 45c, 15-351 Białystok

autor

Zboiński M.

autor

Deliś M.

autor

Spychała J.

autor

Kowalski M.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Bibliografia

• Bibliografia do rozdziału 1
• 1. Antoniewicz J.: Automatyka, WNT, Warszawa 1973.
• 2. Ashby R.W.: Wstęp do cybernetyki, PWN, Warszawa 1963.
• 3. Bobrowski D.: Modele i metody matematyczne teorii niezawodności, WNT, Warszawa 1985.
• 4. Boliński J., Stelmaszczyk Z.: Eksploatacja silników turbinowych, WKŁ, Warszawa 1981.
• 5. Borgoń J., Jaźwiński J., Klimaszewski S., Żmudziński Z., Żurek J.: Symulacyjne metody badania bezpieczeństwa lotów, Wyd. ASKON, Warszawa 1998.
• 6. Borowczyk H., Lindstedt P. + zespół: Model zintegrowanego systemu diagnostycznego płatowca i zespołu napędowego statków powietrznych, Opracowanie ITWL Nr 12020/1, ITWL, Warszawa 1997.
• 7. Borowczyk H., Lindstedt P., Manerowski J.: Newtonian and bergsonian time in technical diagnostics, Journal of KONES Vol. 19 No 2, Warszawa 2012, pp 61-K35.
• 8. Borowczyk H., Lindstedt P., Manerowski J.: Premises for a practical computer aided parametric method of the technical object reliability, Journal of KONES, Vol. 16, No. 2, Warsaw 2009 pp 29-37.
• 9. Lerner A.J.: Zarys cybernetyki, WNT, Warszawa 1971.
• 10. Lewitowicz J., Kustroń K.: Podstawy eksploatacji statków powietrznych, t. 2, Wyd. ITWL, Warszawa 2003.
• 11. Lindstedt P., Błachnio J.: Automatyka i diagnostyka podstawą systemu obsługiwania maszyn, Materiały V Krajowej Konferencji Naukowo-Technicznej DPP'01, Wyd. Poli-techniki Zielonogórskiej, Zielona Góra 2001.
• 12. Lindstedt P., Borowczyk H., Magier J.: Sterowanie procesem użytkowania turbinowego silnika śmigłowcowego na podstawie kompleksowych sygnałów diagnostycznych i sygnałów otoczenia, Materiały VIII Międzynarodowej Konferencji AIRDIAG'05, Wyd. ITWL, Warszawa 2005.
• 13. Lindstedt P., Sabak R.: Nowe techniki w diagnostyce lotniczych silników turbinowych, Materiały Seminarium Wydz. MEL PW, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
• 14. Lindstedt P., Szczepanik R.: Regulacja i diagnostyka w obsłudze technicznej silników lotniczych, VII Międzynarodowa Konferencja AIRDIAG'01, Wyd. ITWL, Warszawa 2001.
• 15. Lindstedt P.: Funkcje wrażliwości w procesie organizacji badań diagnostycznych obiektów technicznych, Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Budowa i Eksploatacja Maszyn nr 12, Wyd. Politechniki Białostockiej, Białystok 2004.
• 16. Lindstedt P.: Praktyczna regulacja maszyn i jej teoretyczne podstawy, Wydawnictwo naukowe ASKON, Warszawa 2002.
• 17. Lindstedt P.: Reliability and its relation to regulation and diagnostics in the machinery exploitation systems. Journal of KONBiN Vol. 1, No 2/2006, Wyd. ITWL, Warszawa 2006.
• 18. Mynarski S.: Elementy teorii systemów cybernetyki, PWN, Warszawa 1974.
• 19. Paton R., Frank P., Clark R.: Fault diagnostic in dynamic systems. Theory and applications, Cambridge University Press 1989.
• 20. Pełczewski W.: Teoria sterowania, WNT, Warszawa 1980.
• 21. Sotskow B.S.: Niezawodność elementów i urządzeń automatyki, WNT Warszawa 1973.
• 22. Staniszewski R.: Sterowanie zespołów napędowych, WKŁ, Warszawa 1980.
• 23. Szczepanik R., Lindstedt P., Borowczyk H.: Diagnostyka techniczna w systemie utrzymywania zdatności silników lotniczych, Problemy Badań i Eksploatacji Techniki Lotniczej, Tom V, rozdz. 4, Wyd. ITWL, Warszawa 2004.
• 24. Wiener N.: Cybernetyka czyli sterowanie i komunikacja w zwierzęciu i maszynie, PWN, Warszawa 1971.
• 25. Żurek J.: Problemy bezpieczeństwa w lotnictwie, Przegląd WLOP, 12/2001, Wyd. EMPA, Poznań 2001.
• Bibliografia do rozdziału 2
• 1. Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych, PWN, Warszawa 1968.
• 2. Borowczyk H., Lindstedt P., Manerowski J.: A Method of Parametric Evaluation of The Technical Object Reliability, Journal of Konbin, 2009, No1, Vol. 9, 10.
• 3. Borowczyk H., Lindstedt P.: Diagnostyka statków powietrznych w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych, IV Krajowa Konferencja DIAG 98 (artykuł zamawiany). Wyższa Szkoła Morska, Szczecin-Międzyzdroje-Ystad 1998.
• 4. Borowczyk H., Szczepanik R.: Projekt ekspertowego systemu diagnostycznego układu łożyskowania turbinowego silnika odrzutowego, „Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Budowa i Eksploatacja Maszyn" Nr 10, Politechnika Białostocka, Białystok 2002.
• 5. Bracewell R.: Przekształcenie Fouriera i jego zastosowania, WNT, Warszawa 1968.
• 6. de Larminat P., Thomas Y.: Automatyka - układy liniowe, WNT, Warszawa 1983.
• 7. Deliś M., Zboiński M. Diagnozowanie w dziedzinie tribologicznej. W: Problemy kompleksowego diagnozowania układu łożyskowania turbinowego silnika śmigłowcowego. pod redakcją naukową H. Borowczyka, Wyd. ITWL, Warszawa 2011.
• 8. Korbicz J. i in..: Diagnostyka procesów, WNT, Warszawa 2002.
• 9. Kościelny J. M.: Diagnostyka zautomatyzowanych procesów przemysłowych, Akademicka Oficyna Wydawnicza WXIT, Warszawa 2001.
• 10. Lewitowicz J., Bieńczak K.: Method Of Fixing Criteria For Evaluation Technical Condition Of Aero-Engine Bearing Systems. 19th ICAS Congress/AIAA Aircraft Systems Conference, Anahaim USA 1994.
• 11. Lewitowicz J., Bieńczak K.: Wyznaczanie diagnostycznych parametrów progowych dla silników lotniczych. IV Konf. „Diagnostyka Techniczna Urządzeń i Systemów", T.3. s. 15-23, Międzyzdroje 1998.
• 12. Lindstedt P., Magier J.: Diagnozowanie na podstawie przekroczeń wartości progowych sygnałów diagnostycznych i sygnałów otoczenia, V Krajowa Konferencja Diagnostyki technicznej Urządzeń i Systemów, Ustroń 2003.
• 13. Lindstedt P., Magier J.: Diagnozowanie układu łożyskowania na podstawie przekroczeń wartości progowych sygnałów diagnostycznych i sygnałów otoczenia, V Krajowa Konferencja Diag 2003, Wydz. Elektroniki WAT, Warszawa 2003.
• 14. Lindstedt P.: Formowanie sygnałów diagnostycznych, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn PAN, zeszyt 2, PWN 1997.
• 15. Lindstedt P.: Praktyczna diagnostyka maszyn i jej teoretyczne podstawy, Wyd. Naukowe ASKON, Warszawa 2002.
• 16. Lindstedt P.: Statistical Diagnostic Thresholds of Rolling Bearings with Correlation of the Bearings Signal and its Environment Based on Cauchy Product, Solid State Phenomena, 2013 Trans Tech Publications Durnten-Zurich.
• 17. Niziński S.: Elementy eksploatacji obiektów technicznych, Wydaw. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2000.
• 18. Sołodownikow W. W.: Dynamika statystyczna liniowych układów sterowania automatycznego, WNT, Warszawa 1964.
• 19. Zboiński M., Lindstedt P., Kotlarz I.: Sfałe i aktualizowane statystyczne tribologiczne progi diagnostyczne i ich znaczenie w procesie bieżącej oceny stanu technicznego układu łożyskowania silnika lotniczego, Journal of KONBIN 1(17) 2011, Warszawa 2011.
• 20. Zboiński M., Spychała J., Deliś M., Lewitowicz J.: Badania diagnostyczne układów tribologicznych statków powietrznych, TRANSCOMP - XIV International Conference Computer Systems Aided Science, Industry And Transport, Zakopane 2010.
• Bibliografia do rozdziału 3
• 1. Antoniewicz J.: Automatyka, WNT, Warszawa 1973.
• 2. Batko W.: Implementacja w procesorze sygnałowym filtru Kalmana dla eliminacji zaburzeń w systemach monitorujących, III Krajowa Konferencja Diag'95, Wyd. ITWL, Warszawa 1995.
• 3. Cempel Cz.: Diagnostyczne rozróżnianie stanu obiektów mechanicznych w obecności zakłóceń, ZEM Z-34 PWN, Warszawa 1984.
• 4. Hagel R., Zakrzewski J.: Miernictwo dynamiczne, WNT, Warszawa 1984.
• 5. Krauss M., Woschni E.G.: Systemy pomiarowo-informacyjne, PWN, Warszawa 1979.
• 6. Kurowski W.: Dyskretne widmo Fouriera w diagnostyce wibroakustycznej, Rozp. Nauk. Politechniki Białostockiej, Wyd. Politechniki Białostockiej, Białystok 1997.
• 7. Lindstedt P.: Diagnozowanie obiektów technicznych z uwzględnieniem zakłóceń metodą sieci neuronowych, V Międzynarodowa Konf. AIRDIAG'97, Wyd. ITWL, Warszawa 1998.
• 8. Lindstedt P.: Praktyczna diagnostyka maszyn i jej teoretyczne podstawy, Wyd. ASKON, Warszawa 2002.
• 9. Łączkowski R.: Wibroakustyka maszyn i urządzeń, WNT, Warszawa 1983.
• 10. Łukomski B., Lindstedt P.: Diagnostyka techniczna płatowca i silnika - wymagania ogólne, Norma Obrona NO-15-A801, MON, Warszawa 1998.
• 11. Magier J., Lindstedt P.: Koncepcja kompleksowej metody diagnozowania układu łożyskowania silnika ALLISON 250-C20B, 7. Międzynarodowa Konferencja AIRDIAG 2001, Wyd. ITWL, Warszawa 2001.
• 12. Morel J.: Drgania maszyn i diagnostyka ich stanu technicznego, Z. 94, Wyd. Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej, Warszawa 1993.
• 13. Spychała J., Dąbrowski H.: Zastosowanie rozszerzonych badań wibroakustycznych w procesie eksploatacji samolotów, Międzynarodowa Konf. AIRDIAG 2001, Wyd. ITWL, Warszawa 2001.
• 14. Szczepanik R., Lindstedt P.: Regulacja i diagnostyka w obsłudze technicznej silników lotniczych, Międzynarodowa Konf. AIRDIAG 2001, Wyd. ITWL, Warszawa 2001.
• Bibliografia do rozdziału 4
• 1. Antoniewicz J.: Automatyka, WNT, Warszawa 1973.
• 2. Balicki W., Chachurski R., Głowacki P., Godzimirski J., Kawalec K., Kozakiewicz A., Pągowski Z., Rowiński A., Szczeciński J., Szczeciński S.: Lotnicze Silniki Turbinowe. Konstrukcja - Eksploatacja - Diagnostyka. Cz. 2, Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa, 2012.
• 3. Bendat J.S., Piersol A. G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych, PWN, Warszawa 1968.
• 4. Bjesjekjerskij W.A., Popów E.P: Tjeorija sistjem awtomaticzjeskogo rjegulirowaniju izdutjlstwo, Nauka, Moskwa 1966.
• 5. Bracewell R.: Przekształcenie Fouriera i jego zastosowania, WNT, Warszawa 1968.
• 6. Grądzki R.: Parametryczne modele diagnostyczne łopatki pracującej maszyny wirnikowej z eliminacją niemierzalnych sygnałów otoczenia. Rozprawa doktorska, Politechnika Białostocka, Białystok 2012.
• 7. Grądzki, R: The parametric method of evaluation of technical condition of the working turbomachine blade depending on the distribution course representing its environment, Journal of Polish CIMAC, Vol. 6. No. 2, Gdańsk 2011.
• 8. Kotowski, A., Lindstedt, P.: The using of signals of impulse acoustic response in test of rotor blades in stationary conditions, The International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery, ISCORMA 4, Calgary Alberta Canada 2007.
• 9. Kurowski W.: Podstawy teoretyczne komputerowego miernictwa systemów mechanicznych, Wydawnictwa Politechniki Białostockiej, Białystok 1994.
• 10. Lindstedt, P., Grądzki, R.. Model for blade diagnosis in a working rotor machine employing the method of virtual elimination of its stochastic environment, The Archive of Mechanical Engineering, Z. 3, Vol. VLVIII, Warszawa 2011.
• 11. Lindstedt P., Grądzki R.: Parametrical models of working rotor machine blade diagnostics with its unmesurable environment elimination, Acta Mechanica et Automatica, 56÷63, Białystok 2010.
• 12. Lindstedt P., Grądzki R., Borowczyk H.: Parametryczna metoda diagnozowania łopatki pracującej maszyny wirnikowej z eliminacją niemierzalnych czynników otoczenia, Problemy Badań i Eksploatacji Techniki Lotniczej pod red. Lewitowicz J., Cwojdziński L., Kowalski M., Szczepanik R., T8, Wyd. ITWL, Warszawa 2012.
• 13. Lindstedt P., Kotowski A.: Basic for innovations in vibroacoustic diagnostics of transport machines rotor blades, The Archives of Transport, Vol. XVI. No. 4 2004.
• 14. Lindstedt P., Rokicki E., Borowczyk H., Majewski P.: Application of the correlation function and Fourier transformation to evaluation of technical condition demonstrated by blade sofa rotor machine during the operation process, Journal of KONES Power-train and transport. Vol. 16 No. 2, Warsaw 2009.
• 15. Lindstedt P., Rokicki E., Borowczyk H., Majewski P.: Rotor blades condition monitoring method based on the elimination of the environment signal, Research Works of AFIT Issue, 15÷24, Warsaw 2009.
• 16. Niederliński A., Systemy komputerowe automatyki przemysłowej, T2 Zastosowania, WNT, Warszawa 1985.
• 17. Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów, WKŁ, Warszawa 2000.
• 18. Szczeciński S., Balicki W., Chachurski R., Głowacki P., Kawalec K., Kozakiewicz A., Szczeciński J.: Lotnicze zespoły napędowe. Warszawa, Wojskowa Akademia Techniczna, 2009.
• 19. Szoplinski Z.: Badanie i projektowanie układów regulacji, WNT, Warszawa 1975.

Uwagi

Rozdział 1. Cybernetyczny system eksploatacji obiektów technicznych Rozdział 2. Bieżące progi diagnostyczne w systemach eksploatacji układów łożyskowania i ich korelacyjno-częstotliwościowa weryfikacja Rozdział 3. Weryfikacja progów diagnostycznych w kompleksowej syntezie sygnałów tribologicznych i wibroakustycznych Rozdział 4. Weryfikacja progów diagnostycznych z eliminacją otoczenia