способ организации защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний и комплекс для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ организации защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний, включающий использование датчиков целостности исследуемого объекта, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте, и удаленного датчика, который расположен на расстоянии от исследуемого объекта, регистрацию колебаний от внешних источников на исследуемом объекте и на расстоянии от исследуемого объекта, отличающийся тем, что дополнительно синхронно регистрируют вибрации на исследуемом объекте и на расстоянии от исследуемого объекта, в качестве датчиков целостности исследуемого объекта и удаленного датчика используют датчики вибрации с эквивалентными техническими характеристиками, расстояние от исследуемого объекта до удаленного датчика выбирают не более длины сейсмической волны от внешнего источника и таким образом, чтобы амплитуды вибраций в месте установки удаленного датчика были пренебрежимо малы по сравнению с амплитудами вибраций исследуемого объекта, систему вибрационного контроля выполняют учитывающей разность между показаниями удаленного датчика и показаниями датчиков целостности исследуемого объекта при сейсмических воздействиях от внешних источников.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что систему вибрационного контроля выполняют имеющей количество идентичных измерительных каналов, достаточное для подключения датчиков целостности объекта и одного удаленного датчика.

3. Комплекс организации защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний, включающий датчики целостности исследуемого объекта, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте, и удаленный датчик, который расположен на расстоянии от исследуемого объекта, отличающийся тем, что он дополнительно содержит систему вибрационного контроля исследуемого объекта, датчики целостности объекта и удаленный датчик выполнены в виде датчиков вибрации с эквивалентными техническими характеристиками, осуществляющими регистрацию вибраций синхронно, при этом удаленный датчик выполнен расположенным от исследуемого объекта на расстоянии не более длины сейсмической волны от внешнего источника и таким образом, чтобы амплитуды вибраций в месте установки удаленного датчика были пренебрежимо малы по сравнению с амплитудами вибраций исследуемого объекта, а система вибрационного контроля выполнена учитывающей разность между показаниями удаленного датчика и показаниями датчиков целостности исследуемого объекта при сейсмических воздействиях от внешних источников.

4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что система вибрационного контроля выполнена содержащей количество идентичных измерительных каналов, достаточное для подключения датчиков целостности объекта и одного удаленного датчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано на объектах, оснащенных системами вибрационного контроля и расположенных в районах, подверженных воздействию землетрясений и/или промышленных взрывов. Такими объектами могут быть технологическое оборудование, конструкции или инженерные сооружения промышленных предприятий. Изобретение предназначено для защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний, возникающих при неопасных сейсмических воздействиях.

В известных способах организации систем вибрационного контроля датчики абсолютной вибрации, которые предназначены для измерения механических колебаний объекта, устанавливаются непосредственно на элементах конструкции оборудования или сооружения, которые в максимальной степени реагируют на динамические силы и характеризуют общее вибрационное состояние объекта, что согласуется с действующими документами (ГОСТ ИСО 10816-1-97) и правилами (Патент РФ 2471161 C1, МПК G01M 7/00, опубл. 27.12.2012; патент РФ 2464486 C1, МПК F17D 5/05, опубл. 20.10.2012). Вместе с тем, если исследуемый объект находится или в сейсмоактивном районе, или вблизи мест проведения взрывных работ (например, возле карьеров), то сейсмические воздействия от внешних источников (землетрясений или промышленных взрывов) также будут вызывать механические колебания объекта исследования. В случае возникновения сейсмического воздействия общее колебание объекта, измеренное установленными на нем датчиками вибрации, будет состоять из суммы колебаний самого объекта исследования и колебаний от внешнего источника: f_i(t)=A_i (t)+B_i(t), где f_i(t) - измеренное колебание, A_i(t) - вибрация самого оборудования, BB_i (t) - колебание от внешнего источника сейсмического воздействия, t - время, i - номер точки измерения (от 1 до N). Следовательно, измеренные известными способами механические колебания могут давать ложные показания за счет присутствия слагаемого от внешнего сейсмического воздействия. Если система вибрационного контроля настроена, например, на остановку работы оборудования в случае превышения уровня измеренных вибраций некоторого заданного порога, то даже при неопасном сейсмическом воздействии от внешнего источника механических колебаний может произойти ложное срабатывание системы, которое приведет к необоснованной остановке работы промышленного предприятия.

Подобное происшествие произошло, например, на Саяно-Шушенской ГЭС 26 февраля 2012 г. Система виброконтроля остановила работу одного из гидроагрегатов. Причиной стало землетрясение, произошедшее на расстоянии около 300 км от ГЭС. Интенсивность воздействия от него в районе ГЭС составила 4 балла, что не является опасным для любых видов сооружений или оборудования. Однако амплитуда колебаний, измеренная системой виброконтроля, а именно датчиками абсолютных вибраций, превысила допустимую норму, что и послужило причиной остановки гидроагрегата. Такая ситуация опасна в том отношении, что если подобное происшествие произойдет с десятью гидроагрегатами одновременно, то последствия могут быть непредсказуемыми как для технического состояния самой ГЭС, так и для единой энергосистемы страны.

Известно техническое решение, взятое в качестве прототипа, включающее использование датчиков целостности исследуемого объекта, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте, и удаленного датчика, который расположен на расстоянии от исследуемого объекта, регистрацию колебаний от внешних источников на исследуемом объекте и на расстоянии от исследуемого объекта (авторское свидетельство № 868665, МПК G01V 1/00, приоритет 12.02.1979, авторы изобретения: Р.А.Агамирзоев, Т.Э.Имамалиев и Б.А.Барков. «Способ защиты объекта при воздействии на него сейсмической волны и устройство для его осуществления»).

Недостатком известного технического решения является то, что в нем не заложено инструкций или алгоритмов защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний при неопасных сейсмических воздействиях от внешнего источника.

Задача настоящего изобретения - разработать способ и комплекс для его осуществления, позволяющие исключить ложное срабатывание систем вибрационного контроля при неопасных сейсмических воздействиях от внешних источников.

Задача решается тем, что в способе организации защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний, включающем использование датчиков целостности исследуемого объекта, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте, и удаленного датчика, который расположен на расстоянии от исследуемого объекта, регистрацию колебаний от внешних источников на исследуемом объекте и на расстоянии от исследуемого объекта, дополнительно синхронно регистрируют вибрации на исследуемом объекте и на расстоянии от исследуемого объекта, в качестве датчиков целостности исследуемого объекта и удаленного датчика используют датчики вибрации с эквивалентными техническими характеристиками, расстояние от исследуемого объекта до удаленного датчика выбирают не более длины сейсмической волны от внешнего источника и таким образом, чтобы амплитуды вибраций в месте установки удаленного датчика были пренебрежимо малы по сравнению с амплитудами вибраций исследуемого объекта, систему вибрационного контроля выполняют учитывающей разность между показаниями удаленного датчика и показаниями датчиков целостности исследуемого объекта при сейсмических воздействиях от внешних источников. Кроме того, систему вибрационного контроля выполняют имеющей количество идентичных измерительных каналов, достаточное для подключения датчиков целостности объекта и одного удаленного датчика.

А комплекс организации защиты систем вибрационного контроля от ложных срабатываний, включающий датчики целостности исследуемого объекта, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте, и удаленный датчик, который расположен на расстоянии от исследуемого объекта, дополнительно содержит систему вибрационного контроля исследуемого объекта, датчики целостности объекта и удаленный датчик выполнены в виде датчиков вибрации с эквивалентными техническими характеристиками, осуществляющими регистрацию вибраций синхронно, при этом удаленный датчик выполнен расположенным от исследуемого объекта на расстоянии не более длины сейсмической волны от внешнего источника и таким образом, чтобы амплитуды вибраций в месте установки удаленного датчика были пренебрежимо малы по сравнению с амплитудами вибраций исследуемого объекта, а система вибрационного контроля выполнена учитывающей разность между показаниями удаленного датчика и показаниями датчиков целостности исследуемого объекта при сейсмических воздействиях от внешних источников. Кроме того, система вибрационного контроля выполнена имеющей количество идентичных измерительных каналов, достаточное для подключения датчиков целостности объекта и одного удаленного датчика.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в увеличении надежности работы систем вибрационного контроля, в возможности исключения ложных срабатываний последних при неопасных сейсмических воздействиях от внешних источников, в простоте реализации, в увеличении средств и методов данного назначения.

Заявляемое техническое решение поясняется на фиг.1, где представлена блок-схема технического решения и обозначено: 1 - исследуемый объект, 2 - датчики целостности объекта, 3 - удаленный датчик, 4 - система вибрационного контроля.

Способ при помощи предлагаемого комплекса реализуют следующим образом.

К установленным непосредственно на исследуемом объекте 1 датчикам целостности исследуемого объекта 2 в количестве N штук добавляется удаленный датчик 3, размещенный на расстоянии L от объекта в точке N+1. В качестве датчиков целостности исследуемого объекта 2 и удаленного датчика 3 используют датчики вибрации с эквивалентными техническими характеристиками. Расстояние L от исследуемого объекта 1 до удаленного датчика 3 выбирают не более длины сейсмической волны от внешнего источника и таким образом, чтобы амплитуды вибраций в месте установки удаленного датчика были пренебрежимо малы по сравнению с амплитудами вибраций исследуемого объекта. Сигналы датчиков целостности исследуемого объекта 2 и удаленного датчика 3 поступают в систему вибрационного контроля 4, имеющую количество (не менее N+1) идентичных измерительных каналов, достаточное для подключения датчиков целостности объекта и удаленного датчика, выполненную учитывающей разность между показаниями датчиков целостности исследуемого объекта 2 и показаниями удаленного датчика 3 при сейсмических воздействиях от внешних источников.

В случае возникновения сейсмического воздействия от внешнего источника измеренные колебания удаленным датчиком будут представлять сумму из колебаний, источником которых является объект исследования и внешний источник сейсмического воздействия: f_N+i(t)=A_N+1(t)+B_N+i (t), где f_N+i(t) - измеренные колебания в точке N+1; A_N+i(t) - колебания от объекта исследования, распространившиеся до точки N+1; B_N+i(t) - колебания от внешнего источника сейсмического воздействия; t - время. Так как расстояние от объекта исследования до удаленного датчика 3 в точке N+1 L выбрано таким образом, что амплитуды вибраций пренебрежимо малы по сравнению с вибрациями исследуемого объекта 1, то слагаемым A_N+1 (t) можно пренебречь. Так, исследованиями, выполненными на Саяно-Шушенской ГЭС, показано, что на удалении нескольких десятков метров от работающего гидроагрегата амплитуды колебаний уменьшаются на 2 и более порядка. Вместе с тем, расстояние L между исследуемым объектом 1 и удаленным датчиком 3 выбрано не более длины сейсмической волны от внешнего источника и поэтому можно считать, что функции B_{1, , N}(t) и B_N+1(t) равны. Таким образом, в точке N+1 фактически измеряется колебание, являющееся вторым слагаемым колебаний, измеренных в точках 1, N. Тогда разности колебаний, измеренных в точках 1, N и в точке N+1, представляют собой механические колебания самого исследуемого объекта: f _i(t)-f_N+1(t)=(A_i(t)+B_i (t))-(A_N+1(t)+B_N+1(t)) A_i(t), i=1, , N. Таким образом, производят учет разности между показаниями датчиков целостности исследуемого объекта 2 и показаниями удаленного датчика 3 при сейсмических воздействиях от внешних источников. Учесть данную разность между показаниями возможно другим способом, а именно тем, что системой виброконтроля анализируются показания удаленного датчика 3 в точке N+1 независимо от показаний датчиков целостности исследуемого объекта 2. В случае если при неопасном сейсмическом воздействии амплитуды колебаний в точке N+1 начинают превышать некоторый заданный порог, то выдается сигнал о блокировании показаний датчиков целостности исследуемого объекта. Данный сигнал аннулируется в тот момент, когда амплитуды колебаний в точке N+1 станут меньше заданного порога, т.е. после момента завершения сейсмического воздействия.

Таким способом достигается защита системы вибрационного контроля 4 от ложных показаний, связанных с неопасным сейсмическим воздействием от внешнего источника.

Преимущество заявляемого способа заключается в увеличении надежности работы систем вибрационного контроля, в возможности исключения ложных срабатываний последних при неопасных сейсмических воздействиях от внешних источников, в простоте реализации, в увеличении средств и методов данного назначения.