Diagnostika stroje založena na modelech
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Hlavní myšlenka je zaměřena na diagnostiku konkrétního hydraulického systému, tj. snímání fyzikálních veličin hydraulického okruhu s nádrží a odstředivým čerpadlem poháněného asynchronním motorem. Jedná se o soustavu potrubí napojených na čerpadlo, kde vlivem jeho práce vytváří průtok vody a nárůst tlaku. V praxi je tato problematika řešena také v energetickém a atomovém průmyslu. Primární okruhy v některých případech nelze navrhnout nebo upravit tak, aby se dala hodnota tlaku snímat lokálně. Proto je zapotřebí měřit tuto veličinu nepřímo – a to z proudů motoru. Hlavní myšlenkou práce je diagnostikovat systém nepřímou metodou – konkrétně detekovat stav hydraulického okruhu (tlak, průtok) z hodnot, které jsme schopni měřit a odhalit poškození v předstihu. V druhé polovině závěrečné práce je aplikace částí konkrétního hydraulického systému do simulačního prostředí MATLAB Simulink. Model hydraulického obvodu obsahuje matematicko-fyzikální vztahy, které simulují průběh zmíněného experimentu. Výsledky simulace jsou porovnávány s výsledky experimentu. Model také vyšetřuje simulaci poruchového stavu, kdy přivádíme do hydraulického obvodu tlakové pulzace. Právě tyto změny v hydraulické části se projevují na charakteristikách čerpadla a asynchronního motoru, tím pádem jsme schopni diagnostikovat tento systém.
The main idea is focused on the diagnostics of a specific hydraulic system, i.e. sensing the physical quantities of the hydraulic circuit with a tank and a centrifugal pump driven by an asynchronous motor. It is a system of pipes connected to the pump, where due to its work it creates a water flow and a pressure increase. In practice, this issue is also addressed in the energy and nuclear industries. Primary circuits in some cases cannot be designed or modified to be able measure locally the pressure value. It is necessary to measure this quantity indirectly - from the motor currents. The main idea of the work is to diagnose the system by an indirect method - specifically to detect the state of the hydraulic circuit (pressure, flow) from the values that we are able to measure and detect damage in advance. In the second part of the thesis is the application of the parts of a specific hydraulic system in the simulation environment MATLAB Simulink. The model of the hydraulic circuit contains mathematical-physical relations that simulate the course of the mentioned experiment. The results of the simulation are compared with the results of the experiment. The model also investigates the simulation of a fault condition, when we supply pressure pulsations to the hydraulic circuit. It is these changes in the hydraulic part that affect the characteristics of the pump and the asynchronous motor, so we are able to diagnose this system.
The main idea is focused on the diagnostics of a specific hydraulic system, i.e. sensing the physical quantities of the hydraulic circuit with a tank and a centrifugal pump driven by an asynchronous motor. It is a system of pipes connected to the pump, where due to its work it creates a water flow and a pressure increase. In practice, this issue is also addressed in the energy and nuclear industries. Primary circuits in some cases cannot be designed or modified to be able measure locally the pressure value. It is necessary to measure this quantity indirectly - from the motor currents. The main idea of the work is to diagnose the system by an indirect method - specifically to detect the state of the hydraulic circuit (pressure, flow) from the values that we are able to measure and detect damage in advance. In the second part of the thesis is the application of the parts of a specific hydraulic system in the simulation environment MATLAB Simulink. The model of the hydraulic circuit contains mathematical-physical relations that simulate the course of the mentioned experiment. The results of the simulation are compared with the results of the experiment. The model also investigates the simulation of a fault condition, when we supply pressure pulsations to the hydraulic circuit. It is these changes in the hydraulic part that affect the characteristics of the pump and the asynchronous motor, so we are able to diagnose this system.
Description
Citation
KAPUSTA, J. Diagnostika stroje založena na modelech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Kvalita, spolehlivost a bezpečnost
Comittee
doc. Ing. Róbert Jankových, CSc. (předseda)
prof. Ing. Hana Pačaiová, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Šrámek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Drlík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Milan Oravec, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-14
Defence
Student seznámil zkušební komisi s konstrukcí zařízení, pro které byl v rámci zpracování DP model vytvořen. Představil systémový rozbor, jednotlivé prvky systému a popsal celou topologii virtuálního modelu v prostředí Matlab Simulink. Další část prezentace je věnovaná zhodnocení modelovaných výsledků jak ze statické části experimentu, tak z části dynamické. V závěrečné části prezentace student zařadil grafickou reprezentaci dat včetně podrobného komentáře. Nechybí zhodnocení vlastní práce a doporučení pro další úpravy modelu či nasazení do praxe.
Na otázku oponenta: „Při zpracování měření byla použity Fourierova transformace. Z jak dlouhého záznamu? Byla použita podmínka koherence?“ student specifiku použité parametry a vysvětluje podmínku koherence. Na druhou otázku: “Na obr. 7-2 máte závislost měrné energie čerpadla na průtoku. Odchylky mezi simulací a experimentem jsou značné. Jak by bylo možno zlepšit shodu mezi měřením a simulací?“ student odpovídá domněnkou, že odchylky mohou být způsobeny nepřesností u vstupních dat pro definici čerpadla. Taktéž doporučuje vyladit parametry jednotlivých prvků obvodu.
Je závislost čerpadla lineární (otáčky/průtok)? Student odpovídá, že ne. Komise souhlasí, že je tam výskyt nelinearit.
Na co slouží diagnostika? Student odpovídá, že diagnostika je soubor operací, díky kterým chceme detekovat druh, rozsah či příčinu poruchy.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení