Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

8.33 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2016 17 18 19 20 > Следующая >>>

УДК : 621.3.019.3 : 62-50. 72 : 681.322.06

Е.Ю. Комаренко

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КЛАССИФИКАЦИИ РЕЖИМОВ МОЩНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ИХ РАБОТЫ

Сложность генератора как объекта диагностики проявляется в наличии большого числа простых конструктивно-крепежных элементов, сложных схем крепления и взаимосвязи между ними, наличии многих функциональных подсистем с собственными системами регулирования со сложным взаимовлиянием друг на друга, в неоднородности материалов элементов и узлов, в нелинейности и непрерывности характеристик, множественности допустимых внутренних состояний. Кроме того, г е нератор (Г) является элементом электроэнергетического блока (пер вичный двигатель, генератор, трансформатор, шин» узловой подстан ции как элемента электроэнергетической системы) и поэтому режим - работы Г и процессы дефектообразования в элементах конструкции его зависят от указанных электроэнергетических объектов. Таким обра зом, внутренние и структурные (электромагнитные я электродинами ческие связи) состояния Г изменяются в зависимости от его рржвмд работы в электроэнергетической системе и в зависимости от места и характера возникновения возмущающих воздействий. В процессе экспдуатации, осуществляя покрытие заданного графика нагрузки, внут реннее состояние Г характеризуется целым взаимосвязанным комплек сом динамических процессов : электромагнитных, электромеханичес

ких, электрических, механических, вибрационных, тепловых, газогид родинамических. Описание этих процессов является ведущей функцией

в рамках		системы	технической диагностики й контроля параметров Г
/ 3 , 4 / ,	в	которой	первичную обработку информации должны осущест
влять	соответствующие средства. При этом каждому режиму работы Г

соответствует свое распределение потерь в элементах конструкций, свое температурное поле. Характерной особенностью современной экс

плуатации действующих Г мощностью до 300 -	500 Мвт является исполь-
. зование ях в пиковых и полупиковых режимах,	когда переход от одно

го режима к другому сопровождается температурными колебаниями, из менением всего комплекса взаимосвязанных процессов, в результате чего возникают дополнительные термомеханические напряжения и дефор мации, ускоряющие деградационные явления в материалах и их старение.

151

Имеющиеся математические модели дозволяют исследовать распределе ние электромагнитных долей, вихревых я циркуляционных токов, по

терь мощности, электродинамические усилия, вибромеханические ха

рактеристики и прочностные свойства в деталях	и узлах	конструкции
доя типовых вдектрических режимов Г Л ,2 ,5 / .	Определив правильно
тип режима по виду воедействия, можно с достаточной		оте пенью точ

ности предонаеать какие подоистеиы Г и в течение какого времени

(по графику нагрузки) будут испытывать перегрузки . А знание реаль

ных функций нарушения технических допусков на тепловые, механи ческие и влектроыагнятные параметры и физических механизмов старе

ния материалов	конструкции позволит	принимать решения при прогно
зе надежности в	условиях заданного	графика	нагрузки,	т . е . расчеты
степени деградации материала можно проводить, зная				сколько раз
и воздействию	каких типовых режимов оа подвергался.
Оценка выработки в течение которой			Г не достигнет предель

ного состояния с заданной вероятностью характеризует надежность

сложного объекта.	Объективная информация о	числе	испытанных	р е -,
пойн т воздействий	(пуски, полные аварийные	сбросы нагрузки,		ко
личество иеменений тока отатора на не менее,		чем	40% номинального,

2000 ч работы с потреблением реактивной мощности и ряд других) позволит своевременно проводить профилактические'мероприятия по

обеспечению надежнооти Г при накоплении числа пусков и значитель ных оуточных изменениях нагрузки, что способствует ускоренному

развитию очагов повреждения и износу основных углов.

Для получения такой информации следует выполнять тщательный

анализ режимов работы Г, четкую их автоматическую	классификацию.
В процессе классификации режима классы состояний	и режимов работы
Г устанавливаются в соответствии о различием тепловых, механичес

ких, электромагнитных воздействий на элементы конструкции и с осо бенностями физики старения материалов и процессов образования де фектов.

Активный сбор я оценка функций нарушения технических допус ков осуществляются по цифровой модели Г, с входными параметрами, соответствующими натурным данным вектора предыстории выработки активной и реактивной мощности <Р, О, и, / > или по графику на

грузки, или по текущим замерам от измерительной подсистемы систе

мы технической диагностики		и контроля параметров (С ТД К) и выходны
ми'параметрами Vjf,	b,	г I,	Мэ , характеризующими
текущее внутреннее состояние Г, работающего непосредственно в
электроэнергетической системе /3 - 57.			-
152

Одновременная и. согласованная оценка параметров энергосисте,-

ыы в узловой точке согласно вектору текущих измерений; оценка внут

ренних параметров технического состояния Г должна выполняться не

прерывно в течение всего периода эксплуатации.

Наличие и рациональное использование такой индивидуальной дня

каждого класса, типа режима информации даст возможность анализи

ровать возмущающие факторы, оценивать физические процессы типа ста рения, усталости, износа на всем интервале времени, а затем и прог нозировать интервал до отказа.

Формализованное для СТДК описание состояния Г строится на ба зе терминального алфавита. Каждый знак. - символ этого алфавита, с одной стороны, отображает базовую концептуальную модель техничес кого состояния и режима работы описываемого элемента или подсисте мы Г, а с другой - фиксирует конкретное значение индивидуального поведения в этом классе. Применение правил грамматики позволяет образовывать более сложные цепочки производных знаков-слов, кото рые будут отображать качественные и количественные характеристики более сложных моделей. Эти модели получаются из базовых при явном выражении смысла взаимосвязей между исходными, первичными компо нентами. Чтобы располагать первичными базовыми моделями элементов (знаками терминального алфавита), нужно решить задачу распознава ния в сложной кривой наблюдаемого процесса стандартных кусочно-сег ментных участков. Это позволит преобразовать реальные быстроизменяющиеся сигналы сложной формы в слова-описания для СТДК.-Частота ' = повторения кусочно-сегментных участков кривой наблюдаемого процес са , комбинации между ними будут, описывать класс разнообразных по индивидуальным проявлениям процессов в элементах и подсистемах Г.

Оценку степени близости кусочно-сегментных участков кривых,

характеризующих изменение параметров в период анализируемого гра фика покрытия нагрузки по отношению к типовым (с уже известными воздействиями на элементы и узлы Г ), можно проводить, с помощью при веденных ниже алгоритмов, устанавливающих на выбранном учаотке на-

блвдения меру сходства эталонных классов с текущей реализацией. Множество всех допустимых классов отождествляется с исходным алфа

витом (набором имен-идентификаторов				или кодовых обозначений).
.Алгоритм I .		Пусть	экспериментальная кривая, отображающая про
цесс в Г	задана	последовательностью		значений своих ординат YI,
Y2, . . .	в ввде дискретного ряда точек,.Пусть каждый.элементарный
участок	^- содержит		I точек, тогда	YJ =• ( r f , .. ., YJt ) - вектор

153

оточетов

экспериментальной кривой на

учаотке. Если

есть

век

тор д*

(

д{

, ... »

g f

) из

признаков,

характеризующий

пове

дение

кривой на

6>j

то в качестве меры сходства

Ф (

)

можно

взять, простейшую функцию сходства вектора

g J

соседними

векто

рами д^~1

и д**1 у иначе, среднее

значение

скалярного произведе

ния вектора

gJ с его

соседями

n t j b i li l '- f ')*(}!,

'? ).

(I)

‘ J

Если в качестве признаков брать непосредственно отсчеты на

турно

регистрируемого

процесса,

тогда мера

сходства имеет вид

* < « ,)-

( Л

г Ч

(2)

Однако в этих случаях целесообразно центрировать и нормиро

вать вектор

шш в

качестве

признаков брать

величины

•

y J -

*‘ а ’

(3)

Yi.

» - \ / Г

{

Ts •

Еоли регистрируемый процесс целесообразно рассматривать как

случайный, то для описания участка кривой

полезно

применять

статистические моменты, вычисляемые по компонентам вектора

YJt

рассматриваемого

как выборку из

наблюдений некоторой

случай

ной величины

g f

‘

Такой набор признаков пригоден для сегментации кривых как детерминированной, так и стохастической природы и он позволяет осуществить сравнение участков кривой, имеющих разную длину. Это особенно .важно, поскольку наличие участков разной длин» свидетель ствует о том, что элементарные события разных типов имеют сущест венно разные постоянные времени и они относятся к разным классам.

Алгоритм 2 . Пусть оцениваемый процесс на элементарном уча стке Vj мохао аппроксимировать отрезком • степенного ряда

154

£	Cj S 1 ,	где	S	- порядковый	номер точки	на данном участке. -
ipjui экстраполировать				данный многочлен вправо		на	kr точек и вле
во	на. к^	точек,	то	можно всегд а	оценить ошибку		экстраполяции

Д и	-	а д '	-	*
Значение меры сходства принимается равным наименьшему из ин
тервалов экстраполяции
Ф ( Ц ) = min{ кг,				).	)
Элементарные участки	с	локально	минимальными значениями		)

будут оцениваться как сходные. Такая мера сходства выражает пред

ставление об изменчивом поведении кривой на основе проверки								ее
основной тенденции в некоторой окрестности текущего участка								про
ц есса .							К*/= (Y f
	Алгоритм 3 . Если на элементарном участке				имеем
, . . . ,	y j )	- вектор оцениваемого		процесса. Пусть	выбрана система
I	- ортонормированных векторов			V 1* ( ф/,- . -,	),	/= /,я		,
соответствующих дискретным отсчётам некоторых элементарных' функ
ций. Тогда для каждого элементарного участка					• иди для как-.--
дого	вектора . YJ		вычисляются коэффициенты многочлена			его	наилуч- '
шего	среднеквадратичного приближения по системе векторов						г	;•
/ =	I , п	как скалярные произведения
	Качество аппроксимации кривой на этом участке, равное норме
остаточной		невязки, можно рассматривать как значение меры сходства
	Роль базисной системы могут играть тригонометрические функции.
В этом случав мера			сходства выражает интуитивное		представление о

сложном И изменчивом поведении процесса в зависимости от наличия и проявления высокочастотных составляющих.

Предъявляемый новый вектор оценивается по выбранным призна кам, на -основе измеренных признаков раосчитываютоя критериальные

155

оценки, образующие компоненты решающего правила. В результате при

нятия решения предъявляемому вектору приписывается имя одного из

классов образов. Следовательно, результат‘классификации зависит от решающих правил и векторов признаков. Формирование слов-описа-

яия выделенных участков выполняется в два приема : сначала расклас сифицировать все участки в одномерном пространстве длин на наиболь

шее число групп, а затем проводить автоматическую классификацию участков по их форме отдельно в каждой группе. Общее число полу ченных классов определит число символов в формируемом алфавите,ко

торый согласно правилам порождающей грамматики используется для

описания процеосов.

Вектор режимных воздействий является многокомпонентным, на

пример, Rit) * < Р, Q,	V,	/	> ,	как и вектор внутреннего
состояния XU) = < % ,	< ^r	V ,	/р,	I, //г Мэ У, описание каж

дой кривой проводится согласно перечисленным выше алгоритмам, в

результате на этапе формирования лингвистического описания мы рас полагаем качественным и количественным описанием всего сложного комплекса взаимосвязанных процессов .в Г, получаем комплексную кар

тину - совокупность векторов состояния для осуществления полного анализа текущей ситуации.

Располагая качественным и количественным описанием предысто рии работы Г за все время эксплуатации, можно реализовать основные

функции С!ЩК, выполняя достаточно полный анализ текущей ситуации,

по результатам измерений, представленных в согласованной для по следующих'видов обработки'форме представления информации, контро лируя наблюдаемый режим работы (используя семантические и логи ческие фильтры и эталонные допусковые описания количественных границ изменения определяющих параметров), оценивая значения выяв ленного .отклонения, распознавая дефект, рассчитывая коэффициенты запаоа по всем определенным типам воздействий и решая задачи прог ноза [<$,1

1. Баранов Г .Л . Расчет нелинейных динамических систем непо средственно по структурной схеме модели. - Иэв. АН УССР. Энер гетика и транспорт, 1969, J6 6, с.71 -79 .

2. Баранов Г .Л ., Мартыненко Я .Г . Экспериментальное исследо вание программы расчета динамических систем по структурной схеме модели. -П робл. техн.электродинамики, 1970, Й 2D , о .86 -9 0 .

3 . Баранов Г Л . Банк данных эргатической решающей системы комплексного анализа надежности турбогенераторов. - В к н .: Проб лемы повышения надежности мощных турбогенераторов. Киев : Наук. ' думка, 1979, с . 141-150.

156

4 . Баранов Г .Л ., Слепышева Т.М ., Комареяко Е.Ю. О структурнофункциональной организации системы технической диагностики и ко нтроля параметров состояния мощных генераторов. - В к н .: Надеяность энергетических электромашин. Киев : Наук.думка, 1981 ,с.21-27,

5 . Комаренко Е.Ю. Оценка расчетных параметров для прогнозиро вания располагаемой активной и реактивной мощностей .генератора с

учетом		надежности. - В к н .:	Надежность энергетических электрома
шин. Киев : Наук.думка, 1981,			с .1 6 4 -1 7 0 .
УДК	6 2	1 .3 1 3 .3 2 2 .5 1 8 .9

В.В.Остапенко

ОБ ОДНОМ СПОСОБЕ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЕНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ДИНАМИЧЕСКОМ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Частое изменение режимов работы управляемой динамической

системы может привести к ее о тказу . В данном случае.один из пу

тей повышения надежности состоит в уменьшении числа переключений

управляющей функции.

Динамика рассматриваемого объекта описывается уравнением

яг «=Ах +и- vf

(I)

где

хе Z ,

н е й ,

V ;

конечномерное

пространство,

0 и К

компактные

множества

из

Параметр

используется

в качестве управления, а относи

тельно

параметра

известна

плотность

его

распределения

С(у)

области

и,

кроме

того,

каждый момент г

управление т г)

выбирается с использованием информации о текущем значении

v(r).

Задача состоит в построении такого управления

и(с)

, чтобы

для

соответствующего

ас?) и

viV

решения уравнения

СI)

*crj вы

полняется

z(t)

z tr ) e

для

всех

re{o,t ],

(2)

где

0 -

некоторые выпуклые

замкнутые множества, М с 0 \

фиксированный момент времени.

Положим

(М)= П

(

еШ

Г) 4г(а-г)ем }.П 0 1 .

veV \ue(J

■

При определенных предположениях

относительно

матрицы

А и мно

жеств М ,

0 и

множество

Рн t ( М) представляет

собой множе

ство всех начальных позиции, из которых мбжет быть решена постав ленная вш е задача [\ , 2/. Пусть х е (М ) , тогда йз работ

157

Л , 27 следует, что для выполнения включений (2) достаточно вы полнение включения

U ( t) B

( С t

f СГ))

П и

для любого

r e [ 6 ,i] ,где

множество С

определяется следующим образом:

С .е -« [

\ е - л г * г ] ''м - е -4‘ *.

Подчиним.выбор tut') в каждый'цемент

некоторому критерию,

который ведет

уменьшению числа переключений и(т) . Предположим,

что

у(г)

кусочно-постоянная функция

У(П= V,;

re[r/f

rU f],

hO ,..., k-i,

r0 -o,

rk ~ t.

В начальный момент

rg - p ,

зная

vg ,

выбираем вектор

nge(c+vg )

п И,

который доставляет максимум вероятности события

ид е с + v ,

где

под

v , подразумевается

случайная

величина

плотностью

рас

пределения

С(у)

. На и н т е р в а л е ^ ,

г,

)

полагаем

и(г) =

кд

При

таком выборе

и0

вероятность того, что в момент

г7

произойдет

переключение

*(*),

является минимальной. Далее,

если

ид е с +

то

полагаем

и (г) = ид

на [ гг>

гг ) •

В противном

случае выбираем

и7 е (C+vf )

П I/

так, чтобы достигался максимум события

ar е С * г

и полагаем

К(т) = uf

ва

[ г„

с2 )

, Продолжаем указанный процеос

до

построения

и (г)

на воем интервале

\o ,t

] .

Таким образом, выбор значения управления

на

каждом шаге

сводятоя к решению оледуицей задачи:

P {ue С*у) — max,

(3)

UG (C+rr

) п v ~ ,

Р,

(4)

где

V+ - некоторый постоянный вектор

из

Нетрудно видеть,

что

задача (3 ),

(4)

сводится

задаче

Q (у) 4у

max;

(5)

и -С

‘

а е Р .

GCy) представима

(6)

Ра^сютрим

случай,

когда

функция

в виде

G(y)a П

у- (У ),

где

размерность

пространства

/ ;

матрица

4 является диагональной,

множества

U представляют

со

бой паррпям1йтлтядц о ребрами, параллельными осям координат.. Тог

да множества О	и	В также являются параллелепипедами, а			задача
(5 ), (6) сводится	к	задаче
j		„	6;+Uf	~тах'
		п	V	~тах'	( ? )
		hT	ui* ai

156

							hr,..., it,				(8)
где aj> if, cj, dj			-	константы,			описывающие множества				С я Д.
Задача (7 ), (8) распадается					на	л	задач	ввда
				и+Ь							(9)
				\	д ( у ) & У — лкгх-,						(9)
				и и з
						и	d.				(10)
На практике,		как		правило,		функция		gcf)		возрастает при у * t/t
и убывает при	у ъ	у0	,	где	gQ	- некоторая точка. Пусть,					нроме
Того, функция	gig)		кусочно-постоянна, я					л	-	число интервалов по
стоянства дсу)-. Тогда				существует алгоритм,					который за число шагов,
непревышающее	к ,	приводит к решению задачи								(9 ), (1 0 ).
1. Остапенко		В .В . Линейные дифференциальные игры, в									которых

осш вные^опецторы допускаю т^ю стое представление. - Докл. АН

2 . Остапенко В.В. О линейной дифференциальной игре с фиксиро ванным временем окончания. - В к н .: Многозначные отображения в

.-^енциальных игр и необходимых условий экстремума, Ки

УДК 621 .313 .322.519.95

0 . С.Остапенко

ОБ ОДНОМ МЕТОДЕ ГЛОБАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И ЕГО ПШЕШШЕ В ЗАДАЧАХ НАДЕЖНОСТИ

При проведении практических работ по использованию различ ных способов резервирования в целях повышения надежности сложных оистем возникает так называемая задача оптимального резервирова ния. Пусть дана система, состоящая из последовательного ооединег ния некоторых подсистем /1 ,2 7 - Это означает, что.отказ хотя бы одной из подсистем приводит к полному отказу всей оистемы. Веро ятность безотказной работы системы можно представить в виде

где Р. - вероятность безотказной работы /‘-й подсистемы. Пред полагается, что известна зависимость вероятности Pf от количества подсоединенных к ней резервных элементов, т .е . известна функция

159

К числу таких объектов относятся тепловые электростанции, ос нащенные электроэнергетическими установками с газовыми турбинами.

Данные установки используются в качестве резервных источников элект роэнергии для покрытия нагрузки в часы "пик" и в аварийных ситуа циях. Под безотказной работой электростанции понимается возмож

н о сть'ее работы		с	заданной точностью. Б .качестве				подсистем могут
быть рассмотрены энергетические установки,						а под	к' понимается
их мощность.
В данной статье				предполагается,	что	может изменяться в
пределах т	к '	*	Л	Таким образом,	задача	оптимального резерви

рования сводится в данном случае к задаче максимизации некоторой

неотрицательной, функции	/(* )	на л-мерном	кубе	- { * “ ( х
х п)\ - f * х'± 1 ,	/ г ] .	Предположим,	что /<*)	интегриру
ема и будем приближать точку максимума вектором
	^ x f P( x ) d x / \ f p( X)dx.
	jrn	' лг>

Для обоснования указанного

приближения следует оценить величину

дв (/) = h r

Р(х> d* l

f P(*)d i II -

где || • || -

некоторая

норма в

л-мерном

пространстве.

Обозначим

S(x,r)= { * : | | z "-r ll ~ r

}

и пусть

такое

число, что

S(x0,

t'0 )

• Доопределим

f(x )

на S(xe,

полагая

О при х ё jrn .

Положим

щ * [ ь А ь \= г »

> # } ,

9J/)=

sup

---------------------------------------------------

beH(f) .

P(xp +Jb)o(J

,OiX*t>o

Теорема I .

dp ( f) * 0 p

(f)-

Как показывает следующая теорема, оценка теоремы I неуточня-

ема.

Теорема 2 . Существует последовательность функций

с*).■

такая, что

вр (% ) з 9р

постоянная величина для

всех

А и

Из теоремы

вытекает

160

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2016 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.20232.57 Mб1Надежность в микроэлектронике..pdf
#
12.11.202311.86 Mб3Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации..pdf
#
20.11.20233.78 Mб1Надежность и диагностика компонентов инфокоммуникационных и информационно-управляющих систем.-1.pdf
#
12.11.20233.12 Mб7Надежность и диагностика компонентов инфокоммуникационных и информационно-управляющих систем..pdf
#
19.11.202348.1 Mб9Надежность и диагностика технологических систем..pdf
#
12.11.20238.33 Mб2Надежность и диагностика энергетических электромашин..pdf
#
12.11.202310.52 Mб4Надежность и живучесть систем связи..pdf
#
12.11.20232.33 Mб1Надежность микросборок..pdf
#
12.11.20238.74 Mб8Надежность программного обеспечения систем обработки данных..pdf
#
12.11.20236.66 Mб2Надёжность систем автоматизации..pdf
#
19.11.202375.51 Mб0Надежность систем управления..pdf