Підвищення достовірності контролю параметрів тахометричних перетворювачів в динамічному режимі їх роботи. Структурно-алгоритмічна організація та метрологічні характеристики вимірювальних каналів ІВС контролю параметрів тахометричних перетворювачів.
Аннотация к работе
З розширенням номенклатури ТП, підвищенням точності, якості необхідно суттєво підвищувати вимоги до калібрувальної апаратури, що призвело до необхідності розробки засобів, які базуються на досягненнях сучасної електроніки та автоматики та забезпечують високу точність, а також високу продуктивність калібровки. Наукова задача полягає в обґрунтуванні та розробці інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) контролю параметрів ТП, що здатна забезпечити підвищений рівень достовірності за рахунок використання динамічного режиму роботи, є актуальною задачею. Основний зміст роботи складають результати наукових розробок та експериментальних досліджень, які проводилися протягом 2001-2007 років на кафедрі метрології та промислової автоматики Вінницького національного технічного університету (ВНТУ); в період з 2005 по 2007 роки робота проводилася відповідно до науково-дослідної планової держбюджетної роботи № 42-Д-277 „Розробка теоретичних основ побудови систем діагностування електромоторів в енергозберігаючих технологіях", номер державної реєстрації 0105U002432; тематичними планами проведення НДДКР у ВНТУ на госпдоговірних засадах з Ямпільським приладобудівним заводом (№ Р-061 від 10 січня 2005 р. Вперше запропоновано структурно-алгоритмічний підхід щодо побудови ІВС контролю параметрів тахометричних перетворювачів, який використовує динамічний режим роботи тахометричних перетворювачів і дозволяє підвищити методичну складову достовірності контролю. Окремі результати отримані в співавторстві, у цих випадках особистий внесок автора у патентах на винахід, статтях та тезах доповідей такий: [1,10] - отримано аналітичні залежності для ризиків виробника та замовника у разі підстановки в них функції Іордана; [2, 9] - розроблено структурну схему установки для калібровки тахометрів у статичному та динамічному режимах роботи; [3] - проведено дослідження існуючого метрологічного забезпечення для калібровки тахометрів; [11] - виконано оцінку метрологічних характеристик нової системи калібровки тахометрів.; [6] - розроблений пристрій для проведення перевірки тахометрів; [7] - розроблено модель системи для повірки тахометрів та проведена оцінка її достовірності; [8] - розроблено методику атестації; [4] - здійснено математичне моделювання статичних метрологічних характеристик; [5] - запропоновано методику визначення необхідної точності вимірювань.Для вирішення цієї задачі використовуються тахометричні перетворювачі, які призначені для неперервного, дистанційного перетворення частоти обертання валів агрегатів у послідовність імпульсів струму чи напруги. Проведено аналіз існуючих ІВС контролю параметрів ТП, визначено їх основні характеристики, принципи побудови, встановлено переваги та недоліки, в результаті чого сформульовано вимоги до нової ІВС контролю параметрів ТП. Проведено аналіз сучасного стану метрологічного забезпечення ІВС контролю параметрів ТП, в результаті чого виявлено причини, що зумовлюють виникнення методичної та інструментальної складових достовірності контролю параметрів ТП, намічено шляхи підвищення достовірності результатів контролю. Використання цієї моделі дозволило проаналізувати характеристики ІВС з різними типами двигунів (синхронний, асинхронний, постійного струму), з різними типами сигналів керування (лінійний та експоненціальний), а також визначити вплив муфти спряження. Аналіз отриманих залежностей показав, що параметр можна визначити лише в динамічному режимі роботи електродвигуна, а параметр можна визначити як в динамічному, так і в статичному режимах роботи електродвигуна.Для розвязання наукової задачі недостатньої достовірності контролю параметрів ТП, які працюють в динамічних режимах, за рахунок використання методів вимірювання та визначення параметрів динамічного режиму ТП, зменшення похибок вимірювання, було розвинуто відомі теоретичні, метрологічні, інженерно-технічні методи. В результаті проведених в дисертаційній роботі теоретичних та експериментальних досліджень було розроблено ІВС контролю параметрів ТП, яка працює як в статичному, так і в динамічному режимах.
План
Основний зміст роботи
Вывод
Для розвязання наукової задачі недостатньої достовірності контролю параметрів ТП, які працюють в динамічних режимах, за рахунок використання методів вимірювання та визначення параметрів динамічного режиму ТП, зменшення похибок вимірювання, було розвинуто відомі теоретичні, метрологічні, інженерно-технічні методи. В результаті проведених в дисертаційній роботі теоретичних та експериментальних досліджень було розроблено ІВС контролю параметрів ТП, яка працює як в статичному, так і в динамічному режимах. При цьому одержані такі основні наукові результати: 1. Запропоновано структурно-алгоритмічний підхід щодо побудови ІВС контролю параметрів тахометричних перетворювачів, який використовує динамічний режим роботи тахометричних перетворювачів і дозволяє підвищити методичну складову достовірності контролю;
2. Розроблено та досліджено модель ІВС контролю параметрів ТП, яка дозволяє врахувати вплив первинного вимірювального перетворювача, вимірювального каналу та числового перетворювача, та з високою точністю описують фізичні процеси, які протікають в них;
3. Розроблено метод визначення параметрів тахометричних перетворювачів, що описують динамічний режим їх роботи і забезпечують потенційне підвищення достовірності за рахунок використання таких інформативних параметрів як миттєва кутова швидкість, момент інерції, момент опору;
4. Проведено аналіз стабільності роботи ІВС контролю параметрів ТП з різними типами електродвигунів: асинхронним, синхронним, постійного струму. За результатами досліджень за основу було вибрано двигун постійного струму, який має найменшу похибку відтворення кутової швидкості в динамічному режимі.
5. Проведено аналіз методів фільтрації вимірюваної кутової швидкості, який показав шляхи підвищення методичної достовірності діагностування за рахунок зменшення похибок визначення кутового прискорення.
6. Запропоновано алгоритм визначення параметрів динамічного режиму роботи ТП.
7. Розроблено ІВС контролю параметрів ТП, що включає в себе робочу міру частоти, яка на відміну від існуючих дозволяє задавати функцію зміни кутової швидкості. Це дає можливість реалізувати функції контролю параметрів ТП в динамічному режимі. Розглянуто структуру побудови вимірювального каналу кутової швидкості, виведено рівняння перетворення та висвітлено способи зменшення похибки квантування. Запропоновано алгоритм вимірювання кутової швидкості в динамічному режимі.
8. З використанням розкладу функції вимірювального перетворення в ряд Тейлора визначено статичні метрологічні характеристики вимірювального перетворення кутової швидкості та моменту інерції. Отримано залежності для визначення динамічних характеристик вимірювального каналу кутової швидкості, а також проведена їх оцінка.
Список литературы
1. Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Севастьянов В.М. Войтович О.П. Точність вимірювань в системах технічної діагностики // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2001. - №6(39). - С. 41-45.
2. Поджаренко В.О., Поджаренко А.В., Севастьянов В.М. Дослідження тахометричних перетворювачів у динамічному режимі // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2004, - Т.1/60, Ч.1, №2. - С. 101-103.
3. Поджаренко В.О., Севастьянов В.М. Огляд засобів та метрологічного забезпечення повірки тахометрів // Вісник Східноукраїнського національного університету - 2004. -№6(76). - С. 118-123.
4. Поджаренко В.О., Васілевський О.М., Севастьянов В.М. Оцінка статичних метрологічних характеристик вимірювальних каналів вібрації // Український метрологічний журнал (Державне науково-виробниче обєднання „Метрологія", м. Харків). - 2005. - № 2. - С. 60 - 65.
5. В.О. Поджаренко, В.Ю. Кучерук, В.В. Кухарчук, О.П. Войтович, В.М. Севастьянов Визначення вимог до точності вимірювань в системах технічної діагностики // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2001. - №58. - С. 138-142.
6. Деклараційний патент України на винахід 20031211553, А G01P/00. Установка для перевірки тахометрів: Пат. 20031211553, А G01P/00 Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Войтович О.П., Севастьянов В.М.; - № 71265; Заявл. 15.12.2003; Опубл. 15.11.2004, Бюл. №11. - 7 с.
7. Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Войтович О.П., Севастьянов В.М. Оцінка достовірності моделі системи для повірки тахометрів // Вісник Національного університету „Львівська політехніка". Серія: Автоматика, вимірювання та керування: Зб. наук. пр. - Львів: Видавництво НУ „Львівська політехніка", 2005. - №530. - С. 110-115.
8. Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Севастьянов В.М. Метрологічна атестація алгоритму вимірювання кутової швидкості // Вісник Національного університету „Львівська політехніка". Серія: Автоматика, вимірювання та керування: Зб. наук. пр. - Львів: Видавництво НУ „Львівська політехніка", 2006. - №551. - С. 155-159.
9. Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Севастьянов В.М., Войтович О.П. Установка для повірки тахометрів // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація: Зб. наук. пр. - Донецьк: ДОННТУ, 2004. - Вип. 74. - С. 396-400.
10. Поджаренко В.О., Кучерук В.Ю., Войтович О.П., Севастьянов В.М. Точність вимірювань в системах технічної діагностики // Контроль і управління в технічних системах: Тези доповідей VI міжнародної науково-технічної конференції. Вінниця, 17-19 жовтня, 2001 р. - Вінниця; УНІВЕРСУМ-Вінниця; Вінниця, 2001. - С. 107.
11. Поджаренко В.О., Севастьянов В.М. Оцінка метрологічних характеристик нової системи повірки тахометрів // Метрологія та вимірювальна техніка: Наукові праці IV міжнародної науково-технічної конференції. Харків, 13-15 жовтня. 2004 р. - Харків, ХДНДІМ., 2004. - Т.2. - С. 286-289.