cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-2-38-48caht-1478Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTСПОСОБ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ВИБРОМОНИТОРИНГА, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМTECHNIQUE OF PROCESSING OF VIBRATION MONITORING DATA, RECEIVED BY THE USE OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMSЧичковБ. А.ChichkovB. A.

Чичков Борис Анатольевич, профессор, доктор технических наук, профессор кафедры двигателей летательных аппаратов МГТУ ГА

г. Москва

Boris A. Chichkov, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of The Aircraft Engine Chair

Moscow

b.chichkov@mstuca.aeroМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2019240420192223848Copyright © Чичков Б.А., 20192019Чичков Б.А.Chichkov B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1478

В процессе эксплуатации таких машин, как авиационные двигатели и наземные газотурбинные установки, выполняется обязательный вибрационный мониторинг, направленный на предупреждение их возможных повреждений и разрушений при работе на резонансных режимах или из-за усталости материала. В настоящее время для такого контроля, как правило, используется штатная или дополнительная аппаратура, включающая в свой состав одноосевые датчики вибрации различных типов. Контроль в большинстве случаев осуществляется непрерывно, а частота регистрации может различаться от нескольких значений за полет до нескольких значений в секунду. Данные, полученные в ходе штатного вибромониторинга, представляют собой амплитудные значения вибраций. Их подвергают диагностической обработке с использованием допускового контроля и ряда способов сглаживания и оценкам тенденции изменения вибрации в процессе эксплуатации. Все больше распространяющиеся в настоящее время микроэлектромеханические системы (MEMS), как правило, позволяют получать данные о виброускорении, не предоставляя сведений о частотных характеристиках вибрации. Но и штатная аппаратура контроля вибрации, используемая в процессе эксплуатации рассматриваемых машин, не предоставляет сведений о частотных характеристиках вибрации. Однако микроэлектромеханические устройства позволяют получать данные с существенно более высокой частотой отсчета (в десятки и сотни раз), по сравнению с используемой в настоящее время массовой аппаратурой виброконтроля, и осуществлять одновременный контроль вибрации по трем осям при использовании одного датчика. Кроме того, фиксируется не просто амплитудное значение вибрации, но и положение относительно начала отсчета. Имеет ли больший диагностический потенциал информация, получаемая с учетом отмеченных выше особенностей? Не станет ли препятствием к оперативной обработке размерность массивов, получаемых в процессе контроля данных? Материалы настоящей статьи являются попыткой дать ответы на эти вопросы и составить представление о возможности и особенностях оценки технического состояния машин по результатам обработки временных рядов виброускорений, полученных с использованием микроэлектромеханических систем, и способах такой обработки. Представляется, что рассмотренный в статье способ обработки данных вибрационного мониторинга при достаточной простоте реализации позволяет решить задачу оценки технического состояния контролируемого объекта.

During the operation of such machines as aviation engines and land based gas turbines, the obligatory vibration monitoring is carried out which is focused on the prevention of their possible damages and destructions during the work on resonant modes or because of material fatigue. Nowadays, as a rule, the standard or additional equipment is used for such control which includes as a component various types of one-axial vibration gauges. In most cases, the control is carried out continuously, and the frequency of registration can differ from several values for a flight to several values in a second. The data received during routine vibration monitoring is peak values of vibrations. They are diagnosed, using the pre-start control and some ways of fit and the tendency of changes of vibration during the operation. Microelectromechanical systems gaining now the increasing distribution (MEMS), as a rule, allow to obtain the data about vibro-acceleration without giving data about the frequency vibration characteristics. But also the regular equipment of vibrational control used during the operation of considered machines does not give data about the frequency vibration characteristics. However, microelectromechanical devices allow to obtain the data with the essential higher frequency of sample rate (in tens and hundreds times) in comparison with mass equipment used now for control, and to carry out the simultaneous control of vibration on three axes using one gauge. Apart from the vibration peak value the position relative to a reference point is fixed. Does the information received according to mentioned above features have better diagnostic potential? Will the array dimension received during data verification be an obstacle to the operational processing? Materials of the present article are an attempt to give answers to these questions and to make representation about possibility and features of an estimation of a technical state of machines by the results of processing of time series vibro-accelerations received with the use of such processing microelectromechanical systems. It is represented that the way of data processing of vibrating monitoring considered in the article at sufficient simplicity of realization allows to solve the problem of an estimation of a technical state of monitoring item.

авиационный двигательвибрациядатчик вибрациимониторингсистема микроэлектромеханическаясостояние техническоеспособ обработки данныхускорение вибрационноеthe aviation enginevibrationthe vibration gaugemonitoringmicroelectromechanical systema technical statedata processing procedurevibrational accelerationReferencesПрактическая диагностика авиационных газотурбинных двигателей / под ред. В.Л. Степаненко. М.: Транспорт, 1985. 116 c.Prakticheskaya diagnostika aviatsionnykh gazoturbinnykh dvigateley [Practical diagnostics of aviation gas-turbine engines] (1985). Еd. V.L. Stepanenko. Moscow: Transport, 116 p. (in Russian)Кеба И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Транспорт, 1980. 112 с.Keba, I.V. (1980). Diagnostika aviatsionnykh gazoturbinnykh dvigateley [Diagnostics of aviation gas-turbine engines]. Moscow: Transport, 112 p. (in Russian)Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. М., 1996. 252 c.Shirman, A.R. and Solov`ev, A.B. (1996). Prakticheskaya vibrodiagnostika i monitoring sostoyaniya mekhanicheskogo oborudovaniya [Practical vibration based diagnostics and monitoring of a state of the mechanical equipment]. Moscow, 252 p. (in Russian)Машиностроение: энциклопедия в 40 т. Т. IV–21. Самолеты и вертолеты. Кн. 3. Авиационные двигатели / под ред. В.А. Скибина, В.И. Солонина, Ю.М. Темиса. М.: Машиностроение, 2010. 720 c.Mashinostroeniye [Mechanical engineering]. T. IV–21. [Vol. IV–21]. Samolety i vertolety. Kn. 3. Aviatsionnye dvigateli [Airplanes and helicopters. The book 3. Aviation engines]. (2010). Ed. V.A. Skibin, V.I. Solonin, Yu.M. Temis. Moscow: Mashinostroeniye, 720 p. (in Russian)Randall R.B. Vibration-based condition monitoring: industrial, aerospace and automotive applications. A John Wiley and Sons, 2011. 309 p.Randall, R.B. (2011). Vibration-based condition monitoring: industrial, aerospace and automotive application. A John Wiley and Sons, 309 p.Чичков Б.А. Способ вибрационного мониторинга роторных машин // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, No 1. C. 137–146.Chichkov, B.A. (2018). Sposob vibratsionnogo monitoringa rotornykh mashin [Technique of vibration monitoring]. The Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 1, pp. 137–146. (in Russian)Чичков Б.А., Баисов А.А. Вибромониторинг с использованием приспособления на базе микроконтроллерной платы Arduino // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества: сб. тезисов докладов международной научно-технической конференции, посвященной 95-летию гражданской авиации. Москва, 16–17 мая 2018 г. С. 60.Chichkov, B.A. and Baisov, A.A. (2018). Vibromonitoring s ispolzovaniem prisposobleniya na baze mikrokontrollernoy platy Arduino [Vibration monitoring based on Arduino]. Grazhdanskaya aviatsiya na sovremennom etape razvitiya nauki, tekhniki i obshchestva: sbornik tezisov dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, posvyashchennoy 95-letiyu grazhdanskoy aviatsii. Moskva, 16–17 Maya, 2018 g. [Civil aviation at the present stage of development of science, technology and society: coll. of abstracts of the International Scientific and Technical Conference devoted to the 95th anniversary of civil aviation. Moscow, the 16th – the 17th of May 2018], p. 60. (in Russian)Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами: пер. c англ. М.: Мир, 1973. 959 c.Khimmel'blau, D. (1973). Analiz protsessov statisticheskimi metodami [Process analysis by statistical methods]. Per. c angl. [Translated from English]. Moscow: Mir, 959 p. (in Russian)Блаттнер П. Использование Microsoft Office Excel 2003: спец. изд. Пер. с англ. М.: Вильямc, 2005. 864 с.Blattner, P. (2005). Ispolzovaniye Microsoft Office Excel 2003 [The use of Microsoft Office Excel 2003]. Spetsialnoye izdaniye. Per. s angl. [Special edition, translated from English]. Moscow: Vilyams, 864 p. (in Russian)

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