Εφαρμογή σήματος δόνησης σε σκαφάδες
Ανάλυση Σήματος Ταλάντωσης για την Εποπτεία της Υγείας Τομηλών (CB)
Εισαγωγή
Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών ανοίγματος και κλεισίματος ενός τομηλού (CB), παράγεται ένα σήμα ταλάντωσης. Αυτό το σήμα περιέχει πολύτιμες πληροφορίες για την κατάσταση υγείας του εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένης της στιγμής ανοίγματος της φλεγόμενης επαφής, η οποία μπορεί να δείχνει απόσυρση, μηχανικά προβλήματα ή άλλα δυνητικά προβλήματα. Ένα κρίσιμο στοιχείο της εποπτείας της υγείας του CB είναι η μέτρηση της απώλειας υλικού των επαφών του στοιχείου επιτροπής, η οποία αναφέρεται στη σταδιακή μείωση των φλεγόμενων επαφών λόγω απώλειας υλικού κατά τη διάρκεια κάθε λειτουργίας.
Μέτρηση της Απώλειας Υλικού των Επαφών του Στοιχείου Επιτροπής
Οι φλεγόμενες επαφές ενός CB γίνονται σταδιακά μικρότερες καθώς αποσυρόμενες κατά τη διάρκεια κάθε λειτουργίας. Αυτή η διαδικασία απώλειας οδηγεί σε καθυστέρηση στη στιγμή που οι φλεγόμενες επαφές άπτονται, την οποία μπορεί να εποπτευτεί με τη χρήση σημάτων ταλάντωσης. Η προτεινόμενη μέθοδος περιλαμβάνει τη μέτρηση του σήματος ταλάντωσης από το περίβλημα του CB με τη χρήση επιταχυνσιόμετρου. Τα αποκτηθέντα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε δύο βασικούς τρόπους:
Σύγκριση των Μοτίβων Ταλάντωσης με ένα Αναφορικό Πρωτότυπο:
Ποσοτικοποίηση της Διαφοράς: Με τη σύγκριση του αποκτηθέντος μοτίβου ταλάντωσης με ένα αναφορικό πρωτότυπο (μια γνωστή υγιής κατάσταση του CB), είναι δυνατό να ποσοτικοποιηθεί η διαφορά μεταξύ των δύο. Αυτή η σύγκριση μπορεί να βοηθήσει στην αναγνώριση των αλλαγών στη συμπεριφορά του CB με την πάροδο του χρόνου, όπως η αύξηση των καθυστερήσεων στην άπτηση των επαφών λόγω απώλειας υλικού.
Ανίχνευση Βάσει Κατώφλιου: Μπορεί να οριστεί ένα κατώφλιο για να εκκινηθεί μια ειδοποίηση αν η διαφορά υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο επίπεδο, δείχνοντας ότι οι επαφές έχουν συντριφθεί σημαντικά και μπορεί να χρειάζεται διατήρηση ή αντικατάσταση.
Ανίχνευση του Χρονικού Ενδιάμεσου:
Ανάλυση του Χρονικού Ενδιάμεσου: Με την ανάλυση του χρονικού ενδιάμεσου μεταξύ κλειδιάνων γεγονότων στο σήμα ταλάντωσης (π.χ., η στιγμή ανοίγματος και κλεισίματος των επαφών), είναι δυνατό να αναγνωριστούν αλλαγές στη μηχανική χρονοστιμή του CB. Για παράδειγμα, καθώς οι επαφές συντρίβονται, το χρονικό ενδιάμεσο μεταξύ της έναρξης της διαδικασίας ανοίγματος και της πραγματικής διαχωρισμού των επαφών μπορεί να αυξηθεί, δείχνοντας σταδιακή απώλεια υλικού.
Ανίχνευση Μηχανικών Προβλημάτων
Η ανάλυση ταλάντωσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση μηχανικών προβλημάτων στο CB. Μια αποτελεσματική μέθοδος γι' αυτό είναι η χρήση της Dynamic Time Warping (DTW), μιας αλγοριθμικής μεθόδου που συμπιέζει και συγκρίνει δεδομένα χρονοσειρών, ακόμη και αν δεν είναι τέλεια συγχρονισμένα. Η DTW είναι ειδικά χρήσιμη για την ανίχνευση λεπτών αλλαγών στο μοτίβο ταλάντωσης που μπορεί να δείχνουν μηχανικές ανωμαλίες, όπως λάθος στοίχηση, χαλαρά συστατικά ή συντριβή σε κινούμενα μέρη.
Βήματα για τη Χρήση της DTW στην Ανάλυση Ταλάντωσης του CB:
Συλλογή Δεδομένων:
Εγκατάσταση επιταχυνσιομέτρων στο περίβλημα του CB για τη συλλογή δεδομένων ταλάντωσης κατά τη διάρκεια των διαδικασιών ανοίγματος και κλεισίματος.
Συλλογή βασικών (αναφορικών) δεδομένων ταλάντωσης από ένα υγιές CB για σύγκριση.
Προεπεξεργασία:
Φιλτράριση και κανονικοποίηση των σημάτων ταλάντωσης για την αφαίρεση θορύβου και την εξασφάλιση συνέπειας σε διαφορετικές μετρήσεις.
Τμηματοποίηση των δεδομένων ταλάντωσης σε σχετικά χρονικά διαστήματα που αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα γεγονότα (π.χ., άνοιγμα επαφής, κλείσιμο επαφής).
Εφαρμογή του Αλγορίθμου DTW:
Εφαρμογή του αλγορίθμου DTW για τη σύγκριση των συλλεγμένων μοτίβων ταλάντωσης με τα αναφορικά δεδομένα.
Υπολογισμός της απόστασης (ή σκορ παρόμοιότητας) μεταξύ των δύο μοτίβων. Μια μεγαλύτερη απόσταση δείχνει μεγαλύτερη απόκλιση από την κανονική λειτουργία.
Ανίχνευση Ανωμαλίας:
Ορισμός κατωφλίων για την απόσταση DTW για την αναγνώριση όταν το μοτίβο ταλάντωσης αποκλίνει σημαντικά από το αναφορικό.
Χρήση αυτών των κατωφλίων για την επισημάνση δυνητικών μηχανικών προβλημάτων, όπως λάθος στοίχηση, συντριβή ή άλλες παραλείψεις.
Συνεχής Εποπτεία & Περιοδική Μέτρηση:
Εφαρμογή συνεχούς εποπτείας με την τακτική συλλογή δεδομένων ταλάντωσης και τη σύγκριση τους με το αναφορικό μέσω της DTW.
Εκτέλεση περιοδικών μετρήσεων για την παρακολούθηση της μακροπρόθεσμης υγείας του CB και την ανίχνευση τάσεων σε μηχανική κατάρρευση.
Παράδειγμα: Ανάλυση Ταλάντωσης με DTW για Υψηλής Τάσης (HV) CBs
Στο παρακάτω γράφημα, παρουσιάζεται μια ανάλυση ταλάντωσης με DTW για ένα HV CB. Το γράφημα πιθανώς εμφανίζει τα εξής:
Χ-Aξονας: Χρόνος (ή δείκτης δείγματος) που αντιπροσωπεύει τη διάρκεια λειτουργίας του CB (άνοιγμα ή κλείσιμο).
Υ-Aξονας: Αμπλιτούδα ταλάντωσης ή ένα παραγόμενο μέτρο (π.χ., επιτάχυνση) από το επιταχυνσιόμετρο.
Αναφορική Καμπύλη: Μια ομαλή καμπύλη που αντιπροσωπεύει το μοτίβο ταλάντωσης ενός υγιούς CB.
Καμπύλη Ελέγχου: Μια πιθανά ανεπαρκής καμπύλη που αντιπροσωπεύει το μοτίβο ταλάντωσης ενός CB με υποψία μηχανικών προβλημάτων.
Απόσταση DTW: Ένας αριθμός ή καμπύλη που εμφανίζει την παρόμοιότητα ή τη διαφορά μεταξύ των αναφορικής και ελέγχου καμπυλών. Μια μεγαλύτερη απόσταση DTW δείχνει μεγαλύτερη απόκλιση από την κανονική λειτουργία.
Με την ανάλυση της αποστάσης DTW με την πάροδο του χρόνου, είναι δυνατό να αναγνωριστούν αλλαγές στη μηχανική συμπεριφορά του CB, όπως αύξηση συντριβής ή λάθος στοίχηση, ακόμη και πριν από το να γίνουν αυτά τα προβλήματα κρίσιμα.
Συμπέρασμα
Η ανάλυση σημάτος ταλάντωσης, ιδιαίτερα με τη χρήση της Dynamic Time Warping (DTW), παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο διάγνωσης για την εποπτεία της υγείας των τομηλών. Με τη σύγκριση των μοτίβων ταλάντωσης με αναφορικά δεδομένα και την ανίχνευση αλλαγών στα χρονικά διαστήματα κλειδιάνων γεγονότων, είναι δυνατό να αναγνωριστούν μηχανικά προβλήματα, να παρακολουθηθεί η απώλεια υλικού των επαφών και να προβλεφθούν δυνητικές αποτυχίες. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για τόσο συνεχή εποπτεία όσο και περιοδικές επιθεωρήσεις, εξασφαλίζοντας ότι τα CB παραμένουν αξιόπιστα και ασφαλή κατά τη διάρκεια της λειτουργικής ζωής τους.
