omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-192-125-133MPGKESomna-116Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, APPLIANCE AND COMMUNICATIONSАлгоритм обработки данных в задаче управления состоянием оборудованияDecision support algorithm to prevent hardware failureshttps://orcid.org/0000-0003-0258-5543АбидоваЕ. А.AbidovaE. A.

АБИДОВА Елена Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры информационных и управляющих систем 

г. Волгодонск 

ABIDOVA Elena Aleksandrovna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Information and Control Systems Department 

Volgodonsk

1nii_energomash@mail.ruВолгодонский инженерно-технический институт – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»РоссияVolgodonsk Institute of Engineering and Technology – branch of the National Research Nuclear University «MEPHI»Russian Federation20243012202404125133Copyright © Абидова Е.А., 20242024Абидова Е.А.Abidova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/116

Системы диагностики, внедренные на многих промышленных объектах, предназначены для своевременного обнаружения дефектов и тем самым предотвращения внезапных отказов с последующим простоем оборудования, сопровождающимся экономическими убытками. В основе работы большинства систем диагностики лежит принятие решения об исправности или неисправности объекта на основании сравнения диагностических параметров с пороговыми значениями. Проблемой такого подхода является то, что выход за установленные пределы фиксируется уже после того, как оборудование потеряло ремонтопригодность или требует сложного дорогого ремонта. В связи с этим ставится цель раннего и достоверного обнаружения дефектов электромеханического оборудования. Цель достигается путем разработки алгоритма обнаружения начала отклонения во временном ряде, состоящем из последовательно зарегистрированных диагностических параметров. Алгоритм базируется на последовательном применении анализа сингулярного спектра и позволяет не только своевременно выявлять отклонения, но и оценивать вероятность ошибки принятия решения. Алгоритм обработки данных исследован на наборах данных, сгенерированных в соответствии с заданными законами изменения. Также на реальном наборе диагностических данных продемонстрирована возможность своевременного и достоверного обнаружения дефектов. Внедрение алгоритма при управлении состоянием оборудования будет способствовать повышению безопасности и экономичности производственных объектов.

Diagnostic systems implemented at many industrial facilities are designed to detect defects in a timely manner, thereby prevent sudden failures with subsequent equipment downtime, accompanied by economic losses. Most diagnostic systems are based on making a decision about the serviceability or malfunction of an object based on comparing diagnostic parameters with threshold values. The problem with this approach is that going beyond the set limits is fixed after the equipment has lost maintainability or requires complex expensive repairs. Therefore, the goal is early and reliable detection of defects in electromechanical equipment. The goal is achieved by developing an algorithm for detecting the beginning of a deviation in a time series consisting of sequentially recorded diagnostic parameters. The algorithm is based on the consistent application of singular spectrum analysis and allows not only timely detecting of deviations, but also assessing the probability of a decision error. Data processing algorithm is investigated on data sets generated in accordance with the specified laws of change. Moreover, the possibility of timely and reliable detection of defects has been demonstrated on a real set of diagnostic data. The implementation of the algorithm in the management of equipment condition will contribute to improving the safety and efficiency of production facilities.

система диагностикивибрационный контрольобнаружение точек измененияуправление состояниемошибки принятия решениясингулярный спектральный анализReferencesВасиленко С. В., Елжов Ю. Н., Пугачева О. Ю. Автоматизированная система вибрационного контроля оборудования САЭС // Глобальная ядерная безопасность. 2015. № 3. С. 83–88. EDN: VHYASJ.Vasilenko S. V., Elzhov Yu. N., Pugacheva O. Yu. Avtomatizirovannaya sistema vibratsionnogo kontrolya oborudovaniya SAES [Automated system of vibration monitoring of SNPP equipment] // Global’naya yadernaya bezopasnost’. Global Nuclear Safety. 2015. No. 3. P. 83–88. EDN: VHYASJ. (In Russ.).Костюков В. Н., Костюков А. В., Тарасов Е. В., Казарин Д. В. Автоматический мониторинг «здоровья» оборудования производственно-транспортного комплекса // В мире неразрушающего контроля. 2017. Т. 20, № 3. С. 19–22. DOI: 10.12737/article_599d831d51ecf3.31879009. EDN: ZRVXFN.Kostyukov V. N., Kostyukov A. V., Tarasov E. V., Kazarin D. V. Avtomaticheskiy monitoring «zdorov’ya» oborudovaniya proizvodstvenno-transportnogo kompleksa [Automatic health monitoring of the equipment for the production and transport complex] // V mire nerazrushayushchego kontrolya. NDT World Review. 2017. Vol. 20, no. 3. P. 19–22. DOI: 10.12737/article_599d831d51ecf3.31879009. EDN: ZRVXFN. (In Russ.).Костюков В. Н., Науменко А. П., Федоринов И. А., Золотарев В. Н. Опыт эксплуатации систем мониторинга технического состояния поршневых компрессоров в режиме реального времени // Компрессорная техника и пневматика. 2013. № 5. С. 4. EDN: RCSEVH.Kostyukov V. N., Naumenko A. P., Fedorinov I. A., Zolotarev V. N. Opyt ekspluatatsii sistem monitoringa tekhnicheskogo sostoyaniya porshnevykh kompressorov v rezhime real’nogo vremeni [Operating experience of systems for real-time technical state monitoring of piston compressors] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2013. No. 5. P. 4. EDN: RCSEVH. (In Russ.).Барков А. В. Возможности нового поколения систем мониторинга и диагностики // Металлург. 1998. № 11. URL: https://masters.donntu.ru/2007/fema/belinskaya/library/a2/art2.htm (дата обращения: 11.04.2024).Barkov A. V. Vozmozhnosti novogo pokoleniya sistem monitoringa i diagnostiki [Capabilities of the new generation of monitoring and diagnostics systems] // Metallurg. Metallurg. 1998. No. 11. URL: https://masters.donntu.ru/2007/fema/belinskaya/library/a2/art2.htm (accessed: 11.04.2024). (In Russ.).Вибрации в технике: справочник. В 6 т. Т. 5. Измерения и испытания / Ред. совет: В. Н. Челомей (пред., гл. ред.) [и др.]. Москва: Машиностроение, 1981. 496 с.Vibratsii v tekhnike: spravochnik. V 6 t. T. 5. Izmereniya i ispytaniya [Vibrations in engineering: handbook. In 6 vols. Vol. 5. Measurements and tests] / Editorial board: V. N. Chelomey (chairman, chief ed.) [et al.]. Moscow, 1981. 496 p. (In Russ.).ГОСТ Р ИСО 20816-1-2021. Вибрация. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния машин. Часть 1. Общее руководство. Введ. 01–06–2022. Москва: Российский институт стандартизации, 2022. 30 с.GOST R ISO 20816-1-2021. Vibratsiya. Izmereniya vibratsii i otsenka vibratsionnogo sostoyaniya mashin. Chast’ 1. Obshcheye rukovodstvo [Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 1. General guidelines]. Moscow, 2022. 30 p. (In Russ.).ГОСТ 32106-2013. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. Введ. 01–11–2014. Москва: Стандартинформ, 2014. 6 с.GOST 32106-2013. Kontrol’ sostoyaniya i diagnostika mashin. Monitoring sostoyaniya oborudovaniya opasnykh proizvodstv. Vibratsiya tsentrobezhnykh nasosnykh i kompressornykh agregatov [Condition monitoring and diagnostics of machines. Hazardous equipment monitoring. Vibration generated by rotodynamic pump and compressor units]. Moscow, 2014. 6 p. (In Russ.).Поваров В. П., Федоров А. И., Витковский С. Л. Некоторые аспекты повторного продления срока эксплуатации реакторной установки с ВВЭР-440 на примере энергоблока № 4 Нововоронежской АЭС // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2019. № 2. С. 91–104. DOI: 10.26583/npe.2019.2.08. EDN: YXJKKB.Povarov V. P., Fedorov A. I., Vitkovskiy S. L. Nekotoryye aspekty povtornogo prodleniya sroka ekspluatatsii reaktornoy ustanovki s VVER-440 na primere energobloka № 4 Novovoronezhskoy AES [Some aspects of the re-extension of the reactor plant life with VVER-440 on the example of novovoronezh npp Unit 4] // Izvestiya vuzov. Yadernaya energetika. Izvestiya Vuzov. Yadernaya Energetika. 2019. No. 2. P. 91–104. DOI: 10.26583/npe.2019.2.08. EDN: YXJKKB. (In Russ.).Костюков В. Н., Науменко А. П. Проблемы и решения безопасной эксплуатации поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2008. № 3. С. 21–28. EDN: ISFMHT.Kostyukov V. N., Naumenko A. P. Problemy i resheniya bezopasnoy ekspluatatsii porshnevykh kompressorov [Problems and solutions of safe operation of piston compressors] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2008. No. 3. P. 21–28. EDN: ISFMHT. (In Russ.).Биргер И. А. Техническая диагностика. Москва: URSS, 2019. 240 с.Birger I. A. Tekhnicheskaya diagnostika [Technical diagnostics]. Moscow, 2019. 240 p. (In Russ.).Костюков В. Н., Зайцев А. В., Тетерин А. О. Повышение достоверности диагностирования буксовых узлов колесно-моторных блоков электропоездов // Наука, образование, бизнес: материалы Всерос. науч. практ. конф. ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной Дню радио, Омск, 29 апреля 2014 года. Омск: Изд-во КАН, 2014. С. 183–190. EDN: VQMEFL.Kostiukov V. N., Zaitsev A. V., Teterin A. O. Povyshenie dostovernosti diagnostirovaniia buksovykh uzlov kolesnomotornykh blokov elektropoezdov [Increasing the reliability of diagnosing axlebox units of wheel-motor units of electric trains] // Nauka, obrazovaniye, biznes. Science, Education, Business. Omsk, 2014. P. 183–190. EDN: VQMEFL. (In Russ.).Кудрявцева И. С., Науменко А. П., Демин А. М., Одинец А. И. Вероятностно-статистический критерий оценки состояния по параметрам виброакустического сигнала // Динамика систем, механизмов и машин. 2019. Т. 7, № 2. С. 113–122. DOI: 10.25206/2310-9793-7-2-113-122. EDN: EYLIAI.Kudryavtseva I. S., Naumenko A. P., Demin A. M., Odinets A. I. Veroyatnostno-statisticheskiy kriteriy otsenki sostoyaniya po parametram vibroakusticheskogo signala [Probabilistic and statistical criterions for assessing the condition by vibroacoustic signal parameters] // Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2019. Vol. 7, no. 2. P. 113–122. DOI: 10.25206/2310-9793-7-2-113-122. EDN: EYLIAI. (In Russ.).Moskvina V., Zhigljavsky A. An Algorithm Based on Singular Spectrum Analysis for Change-Point Detection // Communication in Statistics-Simulation and Computation. 2003. Vol. 32 (2). P. 319–352. DOI: 10.1081/SAC-120017494.Moskvina V., Zhigljavsky A. An Algorithm Based on Singular Spectrum Analysis for Change-Point Detection // Communication in Statistics-Simulation and Computation. 2003. Vol. 32 (2). P. 319–352. DOI: 10.1081/SAC-120017494. (In Engl.).Абидова Е. А. Методика формирования многоканальной системы технической диагностики с оценкой целесообразности использования измерительных каналов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2023. № 4. С. 41–48. DOI: 10.17213/1560-3644-2023-4-41-48. EDN: AKEURP.Abidova E. A. Metodika formirovaniya mnogokanal’noy sistemy tekhnicheskoy diagnostiki s otsenkoy tselesoobraznosti ispol’zovaniya izmeritel’nykh kanalov [The methodology of forming a multichannel system of technical diagnostics with an assessment of the feasibility of using measuring channels] // Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskiye nauki. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2023. No. 4. P. 41–48. DOI: 10.17213/1560-3644-2023-4-41-48. (In Russ.).Абидова Е. А., Ратушный В. И. Регистрация и обработка сигналов в измерительном комплексе контроля протечек трубопроводной арматуры атомной электростанции. Омский научный вестник. 2023. № 4 (188). С. 117–124. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-117-124. EDN: VNPKYM.Abidova E. A., Ratushnyy V. I. Registratsiya i obrabotka signalov v izmeritel’nom komplekse kontrolya protechek truboprovodnoy armatury atomnoy elektrostantsii [Registration and signal processing in measuring system for monitoring leaks of NPP pipeline fittings] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2023. No. 4 (188). P. 117–124. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-117-124. EDN: VNPKYM. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.