Kraków, 9.06.2017 mgr inż. Krystian Szopa
Katedra Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
Streszczenie i abstrakt do pracy doktorskiej pt. Identyfikacja uszkodzeń
wybranych konstrukcji wsporczych napowietrznych linii elektroenergetycznych.
Streszczenie
Praca dotyczy identyfikacji uszkodzeń konstrukcji wsporczych napowietrznych linii elektroenergetycznych. Przegląd literatury opisującej sytuację elektroenergetyczną w kraju i za granicą wyraźnie wskazuje na potrzebę nadzorowania stanu technicznego infrastruktury transferowej sieci energetycznych. Przeprowadzone studium analityczno-krytyczne pozwala stwierdzić, że jest stosunkowo niewiele metod diagnostycznych opartych o analizę sygnału wibroakustycznego, nadających się do identyfikacji uszkodzeń w konstrukcjach prętowych o tak złożonej geometrii jak słupy energetyczne. Rozwinięcie takich technik diagnostycznych umożliwiłoby ich późniejsze zastosowanie w zdalnym monitoringu strukturalnym, co byłoby dużym postępem względem metod wymagających bezpośredniego udziału operatora przy obiekcie.
W pracy przedstawiono metodę identyfikacji uszkodzeń konstrukcji wsporczej na podstawie parametrów modalnych układu. Polega ona na rozwiązaniu modelu odwrotnego, opartego o redukcję modelu cyfrowego. Wyprowadzono macierze transformacji konstrukcji uszkodzonych dla wybranych metod redukcji, zaimplementowano i porównano między innymi pod względem możliwości ich zastosowania w identyfikacji uszkodzeń konstrukcji wsporczej. Algorytm identyfikacji uwzględnia uszkodzenia wielokrotne i pozwala lokalizować oraz oceniać wielkość uszkodzeń poszczególnych prętów konstrukcji. Weryfikacji metody dokonano poprzez eksperyment cyfrowy na uproszczonym modelu słupa energetycznego, na szczególną uwagę zasługuje duża liczba nieznanych parametrów w stosunku do ilości pozyskiwanej informacji. Przedstawiono możliwości oraz ograniczenia algorytmu.
W drugiej części badawczej pracy, przeprowadzono eksperymentalną analizę modalną dla uprzednio zaprojektowanego i wykonanego modelu fizycznego konstrukcji wsporczej. Jednym z elementów nowości w pracy jest model cyfrowy słupa energetycznego głównie ze względu na sposób modelowania i identyfikacji warunków brzegowych. Opracowano algorytm identyfikacji stanu technicznego konstrukcji wsporczej, który wykorzystuje powiązanie podstawowych narzędzi analizy modalnej ze statyczną analizą wytrzymałościową
zidentyfikowanego modelu cyfrowego oraz metodę doboru rozmieszczenia punktów pomiarowych w układzie o parametrach rozłożonych. Metoda jest uniwersalna i co najważniejsze odporna na zakłócenia. Może mieć to kluczowe znaczenie przy próbie aplikacji algorytmu identyfikacji stanu technicznego konstrukcji wsporczej w warunkach eksploatacyjnych, co będzie tematem dalszych badań.
Pracę zamyka podsumowanie, w którym zestawiono zrealizowane zadania cząstkowe, narzędzia informatyczne wykorzystane przy realizacji tych zadań oraz wnioski ogólne, które pojawiły się podczas prowadzenia badań.
Kraków, 9.06.2017 mgr inż. Krystian Szopa
Katedra Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
Abstrakt do pracy doktorskiej pt. Damage identification of supporting
structures of overhead power lines.
Abstract
The dissertation concerns the damage identification of supporting structures of overhead power lines. The literature review describing the energetic situation in country and abroad clearly indicates the need of monitoring the technical condition of the transmission network infrastructure. Conducted analytical-critical study reveals that there are relatively few diagnostic methods based on vibroacoustic signal analysis that are capable of identifying faults in truss and frame structures of complex geometries such as power poles. Developing such diagnostic techniques would allow them to be used later in structural health monitoring, which would be a great advance compared to methods requiring direct operator involvement at the facility.
The dissertation presents the method of identifying damage of the supporting structure based on modal parameters of the system. It depends on the solution of the inverse model, that is formed on the reduction of the numerical model. The transformation matrices of damaged structures of chosen reduction methods were derived, implemented and compared, among others, in terms of their applicability in the damage identification method of the supporting structure. The identification algorithm takes into account multiple failures and locates and evaluates the damage of individual construction rods. Verification of the method was performed by a numerical experiment on a simplified model of the power pole, particularly worth mentioning is the large number of unknown parameters in relation to the amount of obtained information. The possibilities and limitations of the algorithm are outlined.
In the second part of the research work, experimental modal analysis for the previously designed and manufactured physical model of the supporting structure was carried out. One of the novelty in the work is the numerical model of the power pole mainly due to modeling and identification of boundary conditions. An algorithm for identifying the technical condition of the support structure was developed, that uses a combination of basic modal analysis tools with the static strength analysis of the identified numerical model and the method of choosing the arrangement of measuring points in the system of distributed
parameters. The method is universal and most importantly resistant to interference. This may be crucial when attempting to implement an algorithm for identifying the technical condition of a supporting structure under operating conditions, which will be the subject of further research.
The dissertation is closed with a summary in which the completed tasks, the informatic tools used to accomplish these tasks and the general conclusions that emerged during the study were compiled.
