СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ СИСТЕМ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ОТ ЛОЖНЫХ СРАБАТЫВАНИЙ И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

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.