Improvement of methods for analyzing the technical condition of electromechanical equipment of nuclear power plants
https://doi.org/10.26583/gns-2023-03-07
EDN: WOBBVC
Abstract
The article analyzes the problem of diagnostics of NPP electric drive valves. Failure of this type of equipment can become the initial event for design or beyond design accident. Therefore, during the period of preventive maintenance at NPPs diagnostics of up to 2000 units of valves is carried out mainly by registration and analysis of the motor current signal during opening and closing. However, the applied statistical and frequency analysis methods do not always provide the necessary quality of diagnostics. The article points out the disadvantage of the applied methods – insensitivity to the dynamics of electromechanical equipment in terms of nonlinear manifestations of defects. As a tool for analyzing these manifestations the phase-plane method is proposed and its theoretical basis is outlined. The diagnostic signal is described as a vector diagram of a harmonic series subjected to amplitude and phase modulation. The most characteristic forms of phase trajectories - cardioids, nephroids, epicycloids – are shown. The main advantages of the phase-plane method over traditional frequency methods – sensitivity, possibility to identify the type of modulation, phase shift, dynamic and chaotic manifestations – are demonstrated by examples of processing diagnostic signals of NPP equipment. An important advantage of signal representation in the form of phase portrait is the visualization of dynamic features of the signal. The result of the work is a new method that allows to extract additional information about the object state by analyzing the non-stationary component of the initial data. It is proposed to introduce the phase-plane method into the practice of processing diagnostic signals of electric drive valves and other electromechanical equipment operated at NPPs.
About the Author
E. A. AbidovaRussian Federation
Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Information and Control Systems
References
1. Поваров В.П., Федоров А.И., Витковский С.Л. Некоторые аспекты повторного продления срока эксплуатации реакторной установки с ВВЭР-440 на примере энергоблока № 4 Нововоронежской АЭС. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2019;2:91–104. doi 10.26583/npe.2019.2.08
2. Саубанов О.М., Валеев А.Р., Акимов В.И., Харисов Р.М., Ташбулатов Р.Р. Разработка комплексного подхода к определению технического состояния насоснокомпрессорного оборудования. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2019;2:330–35. https://doi.org/10.24411/0131-4270-2019-10206
3. Барков А. В., Баркова Н. А., Азовцев А. Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. Санкт-Петербург: Севзапучцентр, 2013. 158 с.
4. Гаглоева И.Э., Добаев А.З., Дедегкаева А.А. Разработка математической модели комплексной оценки состояния электроэнергетических объектов. Инженерный вестник Дона. 2013;3:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1842 (дата обращения: 28.04.2023).
5. Белов О.А. Методология оценки технического состояния электрооборудования при развитии параметрических отказов. Вестник Астраханского государственного университета. Серия: Морская техника и технология. 2015;3:96–102. URL: https://vestnik.astu.org/ru/nauka/article/31410/view#article-info (дата обращения: 28.04.2023).
6. Al-Bugharbee H., Trendailova I. A fault diagnosis methodology for rolling element bearings based on advanced signal pretreatment and autoregressive modelling. Journal of sound and vibration. 2016;369:246–265. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2015.12.052.
7. Chernov A.V., Abidova E.A., Khegai L.S. Diagnostics of rotary equipment by means of entropic indices based on electrical signals. Russian Engineering Research. 2018;(38)9:699–701. https://doi.org/10.3103/S1068798X18090113
8. Hassani H., Kalantari M., Beneki C. Comparative assessment of hierarchical clustering methods for grouping in singular spectrum analysis. AppliedMath. 2021;1(1):18–36. https://doi.org/10.3390/appliedmath1010003
9. Abidova E.A., Dembitsky A.E., Zarochintseva I.V., Lapkis A.A., Chernov A.V. NPP refueling process monitoring based on the refueling machine current signals. Journal of physics: Conference series. September 2020;1679:032016. doi: 10.1088/1742-6596/1679/3/032016
10. Abidova E.A., Dembitsky A.E., Chernov A.V. Methodology and hardware-software complex for diagnosing diesel generator units of nuclear power plants. International journal of risk assessment and management. 2021;24(2/3/4):97–116. doi: 10.1504/IJRAM.2021.126416
Review
Представленная статья посвящена исследованиям возможности расширения информационной базы диагностических процедур за счет использования нелинейных и хаотических генераций в диагностических сигналах.
Достаточно корректно изложена суть фазово-плоскостного метода применительно к обработке диагностических сигналов снимаемых с электроприводной арматуры оборудования атомных станций. В статье предложено рассматривать диагностический сигнал как фазор на комплексной плоскости. В результате, наличие дефекта отображается изменением формы фазового портрета. Отмечена достаточно высокая чувствительность метода по сравнению с традиционными частотными методами обработки сигналов. Теоретические положения подтверждены результатами экспериментальных исследований.
В качестве недостатков можно отметить небрежность оформления статьи. На некоторых рисунках отсутствуют размерности по осям графиков.
В целом представленная статья содержит научную и практическую новизну и может быть опубликована в журнале «Глобальная ядерная безопасность».
For citations:
Abidova E.A. Improvement of methods for analyzing the technical condition of electromechanical equipment of nuclear power plants. Nuclear Safety. 2023;48(3):72-81. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2023-03-07. EDN: WOBBVC