WZORZEC ROZMIESZCZANIA PUNKTÓW POMIAROWYCH W ...· *Politechnika Łódzka, Łódź **Instytut...

download WZORZEC ROZMIESZCZANIA PUNKTÓW POMIAROWYCH W ...· *Politechnika Łódzka, Łódź **Instytut Energetyki,

of 4

  • date post

    28-Feb-2019
  • Category

    Documents

  • view

    212
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of WZORZEC ROZMIESZCZANIA PUNKTÓW POMIAROWYCH W ...· *Politechnika Łódzka, Łódź **Instytut...

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 84/2009 133

Sawomir Wrblewski*, Andrzej Bytnar***Politechnika dzka, d**Instytut Energetyki, Warszawa

WZORZEC ROZMIESZCZANIA PUNKTW POMIAROWYCHW CYLINDRYCZNEJ BRYLE MASZYNY WIRUJCEJ

A TEMPLATE FOR ARRANGING MEASURING POINTSIN MACHINES WITH A CYLINDRICAL STRUCTURE

Abstract: The paper presents a method of creating of a template for arranging measuring points on an examined object. Simple visualization of arranging of measuring points is usually based on a static picture. There is no possibility to reuse such visualization with another model than the model the visualization has been designed for. Adding, deleting and moving the points is difficult. The presented solution creates a template that allows to arrange measuring points dynamically and present them as a spatial image. The proposed template is convenient for machines with a cylindrical structure. The algorithm of division of the structure is presented which allows to create a template in a form of a tree that allows the measuring point to be stored, rebuilt and presented in an easy and standard way.

1. Wstp

W diagnostycznym systemie oceny stanu tech-nicznego maszyny wirujcej istnieje koniecz-no instalowania czujnikw pomiarowych w istotnych punktach jej objtoci.Zwykle wykorzystuje si od kilku do kilku-dziesiciu rnych czujnikw, a ich rozmiesz-czenie w obiekcie prezentowane jest przez odpowiednie moduy wizualizacji.Moduy zazwyczaj przedstawiaj rozmieszcze-nie punktw w postaci obrazu (rysunku) dwu-wymiarowego. Tego typu moduy s wyko-rzystywane w systemach dedykowanych, gdzie nie zachodzi konieczno zmiany liczby punktw oraz ich pooenia, gdy wartoci te s stae i z gry okrelone. Obrazy dwuwymia-rowe nie nadaj si jednak dla skalowalnych systemw przenonych, w ktrych liczba i lokalizacja punktw pomiarowych zmieniaj si w zalenoci od rodzaju obiektu badanego.Alternatyw dla wymienionych moduw jest proponowany wzorzec wizualizacji, ktry poz-wala na dowolne definiowanie rozmieszczenia punktw pomiarowych w przestrzeni trjwy-miarowej w bryle obiektu badanego. W tym wzorcu obiekt badany oraz rozmieszczenie punktw generowane s w postaci dynamiczne-go obrazu trjwymiarowego pozwalajcego na jego interakcj z uytkownikiem (obrt, prze-mieszczenie itp.).W artykule przedstawiono wzorzec wizuali-zacji trjwymiarowej rozmieszczenia czujni-

kw w cylindrycznej bryle maszyny elektrycz-nej.

2. Wizualizacja rozmieszczenia punktw pomiarowych

2.1. Statyczny1 obraz dwuwymiarowy

Wizualizacja w postaci obrazu dwuwymiaro-wego jest najczciej stosowan form prezen-tacji rozmieszczenia punktw pomiarowych w systemach dedykowanych. Rozmieszczenie punktw pomiarowych prezentowane jest jako element rysunku (rys. 1).

Rys. 1. Wizualizacja w postaci statycznego ob-razu dwuwymiarowego

Wad takich moduw jest brak moliwoci wygenerowania obrazu rozmieszczenia punk-tw pomiarowych - obiekt badany oraz pooe-nie punktw pomiarowych nie s atrybutem wizualizacji, a dane opisujce geometryczne 1 Obraz przedstawiajcy obiekt bez moliwoci

ogldania go z rnych stron.

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 84/2009134

pooenie punktw nie s przechowywane. Zmiana pooenia, usunicie lub dodanie punk-tu skutkuje przebudow tak moduu wizuali-zacji, jak i samego systemu.

2.2. Dynamiczny2 obraz trjwymiarowy

Wizualizacja w postaci trjwymiarowego dy-namicznego obrazu umoliwia podgld roz-mieszczenia punktw pomiarowych w bryle obiektu badanego. W tym przypadku wymaga-ny jest geometryczny ich opis.Zalet wizualizacji trjwymiarowej jest moli-wo budowy obiektu oraz rozmieszczenia punktw za pomoc podania atrybutw, takich jak np. wsprzdne pooenia, rednice, du-goci. Atrybuty te mog posiada ponadto wza-jemne relacje oraz powinny by skadowane w pamici komputera. Modu wizualizacji trj-wymiarowej moe wwczas, korzystajc z tych atrybutw, zbudowa dokadny model obiektu i przedstawi lokalizacj punktw pomiaro-wych (rys. 2).

Atrybutylokalizacji

Modu wizualizacji

Wygenerowanyobraz

Rys. 2. Wizualizacja w postaci dynamicznego obrazu interakcyjnego

3. Model maszyny z rozmieszczeniem punktw pomiarowych

3.1. Obraz maszyny

Maszyny wirujce ze wzgldu na specyfik swojej konstrukcji mog by modelowane w oglnym przypadku jako bryy walcowe. Podstawowymi ich atrybutami s dugo oraz 2 Obraz przedstawiajcy obiekt w postaci umo-

liwiajcej ogldanie jego bryy z rnych stron.

rednica. Pomocnicze atrybuty modelu maszy-ny to: pooenie wzgldem podoa (poziome lub

pionowe z elementem roboczym u gry/na dole),

oznaczenie elementu roboczego.Przykadowy model zosta przedstawiony na rysunku 3.

Rys. 3. Wizualizacja maszyny wirujcej

3.2. Wzorzec wizualizacji przestrzennej ma-szyny

Pooenie wzw konstrukcyjnych maszyny i istotnych punktw pomiarowych w przestrze-ni, w najprostszym przypadku, moe by okre-lone za pomoc trjwymiarowych wsprzd-nych. W przypadku modelu maszyny wirujcej punkty pomiarowe rozmieszczane s zazwyczaj symetrycznie na obwodzie przekroju poprzecz-nego maszyny. Ta cecha zostaa wykorzystana do definiowania pooenia punktw pomiaro-wych w miejscach przecicia wybranych przek-rojw maszyny.Na potrzeby lokalizacji pooenia punktw po-miarowych zdefiniowano tzw. sekcje, cylindry oraz promienie (rys. 4).Cylindry s to wsposiowe walce, posiadajce te same podstawy, rnice si dugoci i pro-mieniem (na rysunku 4 promienie r1 i r2). Obu-dowa obiektu badanego reprezentowana jest przez walec o wysokoci H i promieniu r2.Sekcje s to paszczyzny przecinajce pod k-tem prostym walce na wysokoci h od ich pod-staw oznaczonych jako element roboczy.Przez przecicie cylindrw sekcjami powstaj okrgi. Punkty pomiarowe lokalizowane s w miejscach przeci promieni okrgw z punktem lecym na okrgu. Punkty pomia-rowe oddalone s o kt liczony wzgldem wy-

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 84/2009 135

branego promienia odniesienia (na rysunku 4 oznaczonego kolorem czerwonym).

oznaczenie elementu roboczego

hH

r1r2

cylinder 2cylinder 1 (obudowa)

sekcja 1A

CB

Rys. 4. Pooenie punktw pomiarowych w cy-lindrycznym ukadzie wsprzdnych

Na rysunku 4 wyznaczono trzy przykadowe punkty pomiarowe: punkt A nalecy do sekcji 1, cylindra 2 i promienia r1, punkt B nalecy do sekcji 1, cylindra 2 i promienia r2, punkt C nalecy do sekcji 1, cylindra 1 i promienia r2.Stosujc opisan metodyk, oprcz jedno-znacznego pooenia punktu w przestrzeni, mona jednoczenie zbudowa obiekty wizuali-zacji maszyny jakimi s sekcje i cylindry.Struktur budowy wizualizacji maszyny mona przedstawi w postaci usystematyzowanej w postaci drzewa (rys. 5). Maszyna jest korze-niem drzewa i posiada listy sekcji i cylindrw. Sekcje posiadaj listy promieni, a promienie list punktw pomiarowych.W celu jednoznacznego przypisania punktu pomiarowego do okrelonego cylindra na licie, przyjto zasad nadawania indeksw, tym wyszych im wiksza jest rednica cylindra, do ktrego naley punkt.Zgodnie z ww. zasad, punkt C znajduje si niej na licie ni punkt B, poniewa cylinder 2, do ktrego naley punkt C, ma mniejsz rednic ni cylinder 1, do ktrego naley punkt B.Hierarchiczna struktura maszyny moe by dowolnie modyfikowana oraz zapisana na noniku danych/bazie danych. Struktura moe by opisana przy uyciu np. jzyka opisu struktur danych XML.Odpowiedni modu wizualizacji danych jest w stanie przedstawi struktur w postaci trj-

wymiarowego obrazu generowanego dynamicz-nie.

C

A

lista punktw pomiarowych

cylinder 1

lista cylindrw

lista sekcji

cylinder 2

r 1

sekcja 1

lista punktw pomiarowych

r 2

B

Maszyna

lista promieni

-

Rys. 5. Struktura drzewiasta wizualizacji obiek-tu maszyny

Ponisz struktur danych (rys. 6) wygenero-wano przy pomocy moduu wizualizacji wyko-rzystujcym specyfikacj OpenGL3 (ang. Open Graphics Library).

Rys. 6. Wizualizacja punktw pomiarowych (wraz z rozmieszczeniem czujnikw) przy po-mocy funkcji API OpenGL

4. Podsumowanie

Podzia bryy maszyny na sekcje, cylindry i promienie pozwala jednoznacznie przypi-sa punkt pomiarowy do okrelonego jej przekroju oraz umoliwia precyzyjniej defi-niowa pooenie punktu w porwnaniu do

3 Specyfikacja API do generowania grafiki umo-

liwiajcych budowanie zoonych trjwymiaro-wych struktur z podstawowych figur geo-metrycznych.

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 84/2009136

opisu pooenia za pomoc jedynie trzech wsprzdnych przestrzennych.

Zaproponowana metoda uatwia wizuali-zacj rozmieszczenia punktw pomiarowych przy uyciu graficznych bibliotek.

Opracowany wzorzec wizualizacji umoli-wia modyfikacj struktury systemu przez zmian liczby punktw pomiarowych i ich lokalizacji.

Definicja lokalizacji punktw pomiarowych umoliwia systemowi pomiarowemu dyna-miczne pobieranie danych o liczbie punktw pomiarowych.

Wzorzec moe by wykorzystywany rw-nie przy projektowaniu rozmieszczenia punktw pomiarowych w maszynach r-nych konstrukcji. Nadaje to systemowi ce-ch uniwersalnoci.

Prezentacja modelu w postaci drzewa i umieszczenie definicji wzorca w bazie da-nych zapewnia znormalizowany dostp do wzorca.

5. Literatura[1] Podsiady P.J., Wrblewski S., Pietrzak P., Bytnar A.: Budowa i uruchomienie systemu moni-toringu wibracji przestrzennych rdzenia stojana generatora. Krakw, wyd. DjaF, ss. 291-294,

XLII Sympozjum Maszyn Elektrycznych SME06, 3-6 czerwca 2006, ISBN: 83-88309-36-6, ss. 376, A4[2] Wrblewski S., Napieralski A.: Komputerowy system diagnostyki wibracyjnej maszyn wirujcych. Podstawowe Problemy Energoelektro