Научное направление:
«Интеллектуальные системы оценки техниче-ского состояния и прогнозирования ресурса нефтегазового и энергетического оборудо-вания на основе спектрального анализа из-мерительного сигнала»
Шифры научных специальностей, в рамках которых разрабатывалось данное научное направление:
Краткая аннотация научного направления:
Для оценки технического состояния и про-гнозирования ресурса динамического нефтегазового и энергетического оборудования – насосов, компрессоров, вентиляторов с электрическим приводом, электрических генераторов применяется электромагнитный спектральный метод, заключающийся в том, что оценка технического состояния оборудования осуществляется путем измерения и анализа с использованием искусственных нейронных сетей параметров гармонических составляющих токов и напряжений, генери-руемых электрическим генератором или двигателем электропривода, при этом гене-ратор или двигатель выступают и как объект диагностики наравне с рабочим механизмом агрегата, и как высокочувствительный датчик, воспринимающий все изменения в тех-ническом состоянии и режимах работы всего агрегата. В отличие от вибрационного мето-да диагностики динамического оборудова-ния, данный метод не требует установки датчиков на корпусе агрегата, достаточно в распределительной подстанции подключить стандартные измерительные датчики тока и напряжения к проводам, питающим диагно-стируемый агрегат.
Процессы деформации кристаллической структуры металла, зарождения и развития дефектов сопровождаются изменением аку-стических и электрофизических свойств ме-талла конструкций. Каждая стадия процесса деформирования-разрушения металла обо-рудования в условиях действия сжимающих и растягивающих усилий, температуры, маг-нитного поля, может быть охарактеризована совокупностью акустических и электрофизи-ческих параметров, значения которых могут быть измерены. Совместный анализ изме-нения акустических, электрических и маг-нитных свойств металла позволяет осуще-ствлять раннюю диагностику, выявляя уча-стки металлических конструкций, наиболее предрасположенных к повреждениям. Эту задачу позволяет решить электромагнитно-акустический (ЭМА) метод контроля, но су-ществующие ЭМА средства контроля в ос-новном используют в качестве информатив-ных параметров амплитуду и время отклика отраженного акустического сигнала и ориен-тированы на выявление развитых дефектов. В качестве комплексного параметра, иден-тифицирующего текущее напряженно-деформированное состояние и поврежден-ность металла технологического нефтегазо-вого и энергетического оборудования и тех-нологических трубопроводов предложено использовать передаточную функцию сис-темы «объект контроля – ЭМА преобразова-тель», представляющую собой динамиче-скую математическую модель объекта кон-троля в операторной форме, учитывающую изменение механических, электрических, магнитных и акустических свойств металла в процессе накопления повреждений. Частот-ная передаточная функция системы «объект контроля – ЭМА преобразователь» анализи-руется искусственной нейронной сетью и производится оценка текущего напряженно-деформированного состояния и поврежден-ности металла оборудования и трубопрово-дов.
Для количественной оценки изменения технического состояния и прогнозирования ресурса оборудования предложены оценоч-ные критерии, формируемые из совокупно-сти технологических и технических парамет-ров генетическими алгоритмами
Процессы деформации кристаллической структуры металла, зарождения и развития дефектов сопровождаются изменением аку-стических и электрофизических свойств ме-талла конструкций. Каждая стадия процесса деформирования-разрушения металла обо-рудования в условиях действия сжимающих и растягивающих усилий, температуры, маг-нитного поля, может быть охарактеризована совокупностью акустических и электрофизи-ческих параметров, значения которых могут быть измерены. Совместный анализ изме-нения акустических, электрических и маг-нитных свойств металла позволяет осуще-ствлять раннюю диагностику, выявляя уча-стки металлических конструкций, наиболее предрасположенных к повреждениям. Эту задачу позволяет решить электромагнитно-акустический (ЭМА) метод контроля, но су-ществующие ЭМА средства контроля в ос-новном используют в качестве информатив-ных параметров амплитуду и время отклика отраженного акустического сигнала и ориен-тированы на выявление развитых дефектов. В качестве комплексного параметра, иден-тифицирующего текущее напряженно-деформированное состояние и поврежден-ность металла технологического нефтегазо-вого и энергетического оборудования и тех-нологических трубопроводов предложено использовать передаточную функцию сис-темы «объект контроля – ЭМА преобразова-тель», представляющую собой динамиче-скую математическую модель объекта кон-троля в операторной форме, учитывающую изменение механических, электрических, магнитных и акустических свойств металла в процессе накопления повреждений. Частот-ная передаточная функция системы «объект контроля – ЭМА преобразователь» анализи-руется искусственной нейронной сетью и производится оценка текущего напряженно-деформированного состояния и поврежден-ности металла оборудования и трубопрово-дов.
Для количественной оценки изменения технического состояния и прогнозирования ресурса оборудования предложены оценоч-ные критерии, формируемые из совокупно-сти технологических и технических парамет-ров генетическими алгоритмами
Аннотации трех наиболее значимых публикаций:
1. Интеллектуальная система управления техническим состоянием и энергетической эффективностью машинных агрегатов неф-тегазового производства с электрическим приводом / М.Г. Баширов, Д.Г. Чурагулов // Промышленная энергетика. 2019. № 6. С. 32-41.
Предложена интеллектуальная система управления техническим состоянием и энергетической эффективностью машинных агрегатов на основе использования электро-магнитного спектрального метода диагно-стики и искусственных нейронных сетей, предназначенная для идентификации их технического состояния, режимов работы и прогнозирования остаточного ресурса. Для безэталонной настройки автоматической системы диагностики использованы матема-тические модели машинных агрегатов, соз-даваемые на основе их паспортных и ката-ложных данных.
2. Совершенствование информационно-управляющей системы обеспечения безо-пасности трубчатых печей нефтегазовых производств с использованием генетических алгоритмов / М.Г. Баширов, А.М. Хафизов, З.Х. Павлова, К.А. Крышко // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2019. № 1. С. 104-124.
В статье предлагаются способы совер-шенствования информационно-управляющих систем обеспечения безопас-ности трубчатых печей путем применения технологии APCS («усовершенствованное управление и обеспечение безопасности»), прогнозирующих моделей и генетических алгоритмов. Для количественной оценки уровня закоксованности змеевиков трубча-тых печей в режиме реального времени предложен оценочный критерий – скорость коксообразования, формируемый из сово-купности технологических и технических па-раметров с использованием эмпирических зависимостей и генетического алгоритма.
3. Оценка технического состояния и ресур-са безопасной эксплуатации технологиче-ских трубопроводов на основе электромаг-нитно-акустического эффекта / М.Г. Баши-ров, И.Г. Хуснутдинова // Электронный науч-ный журнал «Нефтегазовое дело». 2019. № 1. С. 144-162.
В статье для оценки технического состоя-ния и ресурса безопасной эксплуатации тех-нологических трубопроводов предложено применение передаточной функции локаль-ной зоны контроля участка трубопровода, получаемой на основе использования элек-тромагнитно-акустического эффекта. В каче-стве сигнала внешнего воздействия исполь-зуется зондирующий сигнал, генерируемый электромагнитно-акустическим преобразо-вателем, а откликом является донный сиг-нал, отраженный от противоположной по-верхности объекта контроля. Параметры передаточной функции - коэффициенты по-линомов числителя и знаменателя, а соот-ветственно и значения их корней, отражают совокупность комплекса электрических, маг-нитных и акустических свойств металла, ха-рактеризующих техническое состояние тру-бопровода. Анализ параметров передаточ-ной функции позволяет идентифицировать их изменения, оценить техническое состоя-ние и ресурс безопасной эксплуатации тру-бопровода.
Предложена интеллектуальная система управления техническим состоянием и энергетической эффективностью машинных агрегатов на основе использования электро-магнитного спектрального метода диагно-стики и искусственных нейронных сетей, предназначенная для идентификации их технического состояния, режимов работы и прогнозирования остаточного ресурса. Для безэталонной настройки автоматической системы диагностики использованы матема-тические модели машинных агрегатов, соз-даваемые на основе их паспортных и ката-ложных данных.
2. Совершенствование информационно-управляющей системы обеспечения безо-пасности трубчатых печей нефтегазовых производств с использованием генетических алгоритмов / М.Г. Баширов, А.М. Хафизов, З.Х. Павлова, К.А. Крышко // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2019. № 1. С. 104-124.
В статье предлагаются способы совер-шенствования информационно-управляющих систем обеспечения безопас-ности трубчатых печей путем применения технологии APCS («усовершенствованное управление и обеспечение безопасности»), прогнозирующих моделей и генетических алгоритмов. Для количественной оценки уровня закоксованности змеевиков трубча-тых печей в режиме реального времени предложен оценочный критерий – скорость коксообразования, формируемый из сово-купности технологических и технических па-раметров с использованием эмпирических зависимостей и генетического алгоритма.
3. Оценка технического состояния и ресур-са безопасной эксплуатации технологиче-ских трубопроводов на основе электромаг-нитно-акустического эффекта / М.Г. Баши-ров, И.Г. Хуснутдинова // Электронный науч-ный журнал «Нефтегазовое дело». 2019. № 1. С. 144-162.
В статье для оценки технического состоя-ния и ресурса безопасной эксплуатации тех-нологических трубопроводов предложено применение передаточной функции локаль-ной зоны контроля участка трубопровода, получаемой на основе использования элек-тромагнитно-акустического эффекта. В каче-стве сигнала внешнего воздействия исполь-зуется зондирующий сигнал, генерируемый электромагнитно-акустическим преобразо-вателем, а откликом является донный сиг-нал, отраженный от противоположной по-верхности объекта контроля. Параметры передаточной функции - коэффициенты по-линомов числителя и знаменателя, а соот-ветственно и значения их корней, отражают совокупность комплекса электрических, маг-нитных и акустических свойств металла, ха-рактеризующих техническое состояние тру-бопровода. Анализ параметров передаточ-ной функции позволяет идентифицировать их изменения, оценить техническое состоя-ние и ресурс безопасной эксплуатации тру-бопровода.