Средства и технология диагностирования элементов системы электрооборудования. Техническая диагностика и методы технического диагностирования
5.1 Основные понятия и определения
Диагноз в переводе с греческого означает «распознавание», «определение». Техническая диагностика – это теория, методы и средства, с помощью которых делается заключение о техническом состоянии объекта.
Чтобы определить техническое состояние электрооборудования, необходимо с одной стороны установить, что и каким способом следует контролировать, а с другой стороны – решить, какие средства для этого потребуются. В данной проблеме просматривается две группы вопросов:
· анализ диагностируемого оборудования и выбор методов контроля для установления его действительного технического состояния,
· построение технических средств контроля состояния оборудования и условий эксплуатации.
Итак, для проведения диагноза нужно иметь объект и средства диагноза. Объектом диагноза может быть любое устройство, если оно может находиться в двух взаимно исключаемых состояниях – работоспособном и неработоспособном. При этом в нем можно выделить элементы, каждый из которых также характеризуется различными состояниями. На практике реальный объект при исследованиях заменяют диагностической моделью.
Воздействия, специально создаваемые для целей диагноза технического состояния и подаваемые на объект диагноза от средств диагноза, называются тестовыми воздействиями. Различают контролирующие и диагностирующие тесты. Контролирующим тестом называется совокупность наборов входных воздействий, позволяющих провести проверку работоспособности объекта. Диагностическим тестом называется совокупность наборов входных воздействий, позволяющих осуществить поиск неисправности, т. е. определить отказавший элемент или неисправный узел.
Центральной задачей диагностики является поиск неисправных элементов, т. е. определение места, а возможно, и причины появления отказа. Для электрооборудования такая задача возникает на различных этапах эксплуатации. В силу этого, диагностика является эффективным средством повышения надежности электрооборудования в процессе его эксплуатации.
Этапы поиска неисправностей в установке обычно включает в себя следующие этапы:
· логический анализ имеющихся внешних признаков;
· составление перечня неисправностей, которые способны привести к отказу;
· выбор оптимального варианта проверок;
· переход к осуществлению поиска неисправного узла.
Рассмотрим простейший пример. Электродвигатель вместе с исполнительным механизмом не вращается при подаче на него напряжения. Возможные причины – сгорела обмотка, двигатель заклинило. Следовательно, нужно проверять обмотку статора и подшипники. С чего начать диагностирование? Проще с обмотки статора. С нее и начинаются проверки. Затем уже, в случае необходимости, осуществляется разборка двигателя и оценка технического состояния подшипников и других элементов.
Методы поиска неисправностей. Каждый конкретный поиск носит характер логического исследования, для которого необходимы знания, опыт, интуиция обслуживающего электрооборудование персонала. При этом помимо знания устройства оборудования, признаков нормального функционирования, возможных причин выхода из строя необходимо знать методы поиска неисправностей и уметь правильно выбрать требуемый метод из них.
Различают два основных вида поиска отказавших элементов – последовательный и комбинационный.
При использовании первого метода проверки в аппаратуре выполняются в некотором порядке. Результат каждой проверки сразу же анализируется, и если отказавший элемент не определен, то поиск продолжается. Порядок выполнения операций диагноза может быть строго фиксированным или зависеть от результатов предыдущих опытов. Поэтому программы, реализующие этот метод можно подразделить на условные, в которых каждая последующая: проверка начинается в зависимости от исхода предыдущей, и безусловные, в которых проверки выполняются в некотором заранее фиксированном порядке. При участии человека всегда используются гибкие алгоритмы, чтобы избежать лишних проверок.
Для оптимизации процедуры поиска неисправностей при использовании рассматриваемого метода должны быть заданы вероятности отказа элементов. При экспоненциальном законе распределения наработки до отказа:
где Qi (t) – вероятность отказа i-го элемента;
li – интенсивность отказов i-го элемента в данных условиях работы;
t – время.
При использовании комбинационного метода состояние объекта определяется путем выполнения заданного числа проверок, порядок выполнения которых безразличен. Отказавшие элементы выявляются после проведения всех испытаний путем анализа полученных результатов. Для этого метода характерны такие ситуации, когда не все полученные результаты необходимы для определения состояния объекта.
В качестве критерия для сравнения различных систем поиска неисправностей обычно используется среднее время обнаружения отказа. Могут быть применены и другие показатели – количество проверок, средняя скорость получения информации и пр.
На практике помимо рассматриваемых методов нередко используется эвристический метод диагноза. Строгие алгоритмы здесь не применяются. Выдвигается определенная гипотеза о предполагаемом месте отказа. Осуществляется поиск. По результатам его гипотеза уточняется. Поиск продолжается до определения неисправного узла. Зачастую такой подход использует радиомастер при ремонте радиоаппаратуры.
Помимо поиска отказавших элементов понятие технической диагностики охватывает также процессы контроля технического состояния электрооборудования в условиях применения его по назначению. При этом лицо, осуществляющее эксплуатацию электрооборудования, определяет соответствие выходных параметров агрегатов паспортным данным или техническим условиям (ТУ), выявляет степень износа, необходимость регулировок, потребность в замене отдельных элементов, уточняет сроки проведения профилактических мероприятий и ремонтов.
5.2 Контроль технического состояния электроустановок
Модель электроустановки. Функционирование любой технической системы можно рассматривать как реакцию на входные воздействия. Например, для механических систем такими воздействиями являются силы и моменты, для электротехнического оборудования – напряжения и токи. Схематически модель электроустановки можно представить в виде некоторого двухполюсника (рисунок 5.1), на вход которого поступает совокупность входных воздействий (сигналов) Х = х (t), а на выходе получается совокупность выходных сигналов У = у (t).
Любая система обладает множеством свойств, определение которых связано с установлением реакции системы на входное воздействие.
Рисунок 5.1 – Схема функционирования системы
Рассмотрим, например, статическую характеристику релейного элемента с зоной нечувствительности (рисунок 5.2)
Рисунок 5.2 – Статическая характеристика релейного элемента
Из приведенного рисунка видно, что при достижении входной величиной значений ± х1 форма выходного сигнала резко изменяется.
Пространство состояний системы. Оценка состояния электрооборудования является существенной стороной многих эксплуатационных процессов. При этом необходимо стремиться к достижению достаточно точной оценки, ибо от этого зависит правильность принятия решения о дальнейших способах и формах проведения эксплуатационных мероприятий.
Состояние системы считается известным, если известно значение каждого из ее параметров из заданного набора. Поскольку речь идет о совокупности свойств (параметров), то состояние системы А имеет смысл рассматривать в пространстве состояний в некоторый момент времени.
Из множества свойств обычно выделяют те, без которых система не может быть использована по назначению в данных условиях. Эти свойства обычно называются функциональными или основными. Аналогичное название получили и соответствующие этим свойствам параметры. Для электроустановок, например, такими параметрами являются напряжение, ток, частота и др. Вспомогательными параметрами называются такие параметры, которые характеризуют выполнение узлами своих частных задач, например, коэффициент трансформации отдельного трансформатора. Нефункциональные свойства могут характеризовать удобство эксплуатации, защиту от окружающей среды и т. д.
Обычно различают три основных области пространства состояний:
· область исправных состояний Р, в которой все параметры находятся в пределах установленных допусков;
· область дефектных состояний Q, в которой за пределами установленных допусков могут находиться лишь вспомогательные (нефункциональные параметры);
· область нерабочих состояний S, которой значения функциональных параметров не соответствуют требованиям НТД.
Последние две области составляют область неисправного состояния электроустановки. На рисунке 5.3 показан график указанных областей для двухмерной системы.
Рисунок 5.3 – Пространство состояний системы
При относительно большом количестве параметров, характеризующих систему, ее возможные состояния могут быть представлены в виде таблицы состояний (таблица 5.1).
Таблица 5.1 – Таблица состояний
Состояние системы | Параметры |
|||||
Из таблицы видно, что состояние Р3 соответствует исправному состоянию системы, так как все параметры ее находятся в установленных пределах. Остальные Рn – 1 состояний являются неисправными. Если каждый из параметров характеризует вполне определенный элемент, то приведенная таблица может быть преобразована в таблицу неисправностей (таблица 5.2), в которой отражается влияние каждого из элементов системы на ее выходные параметры.
Таблица 5.2 – Таблица неисправностей
Отказавший | Параметры |
|||||
Все элементы исправны |
Возможность перехода системы из одного состояния в другое можно оценить количественно, используя вероятностную меру.
Информация о системе. Процесс приема, обработки и получения информации, которая оценивает состояние системы предъявляемым к ней требованиям и обеспечивает принятие решения или выдачу управляющих воздействий, называется контролем.
Информация об объекте контроля обычно получается путем измерения, под которым понимают процесс сравнения измеренной величины с эталонной величиной. Однако контроль состояния системы (ее качества) не может быть сведен только к измерениям, поскольку даже при исправности всех элементов могут быть нарушены их взаимные связи, а отклонения отдельных параметров скомпенсированы. Другим важным аспектом контроля является тот факт, что оценка качества рассматривается как процесс, протекающий во времени. С этих позиций под контролем технического состояния следует понимать определение состояния объекта в данный момент времени путем получения и анализа технической информации, характеризующей этот объект.
Нередко понятие контроля и измерения отождествляются. Однако это нельзя признать правильным. При измерениях некоторая физическая величина сравнивается с другой, выбранной в качестве единицы измерения . При проведении контроля, так же как и при измерениях производится операция сравнения, однако если основным результатом измерения является количественное определение измеряемой величины, то основным результатом контроля является не только получение количественных значений параметров, но и составление определенного суждения о последующих действиях по управлению объектом .
Рассмотрим в качестве примера действия диспетчера электросетевого предприятия. В данном случае оператора интересует работа не только отдельных элементов сети, но и общая (внешняя по отношению к элементу) обстановка, о которой он судит по световым сигналам мнемосхемы и контролируемым параметрам.
Особенности процесса контроля различных объектов выражаются в методах контроля. В настоящее время наиболее широко применяются следующие методы контроля: внешний осмотр, проверка работоспособности по внешним признакам, проверки с помощью контрольно-измерительной аппаратуры.
Внешний осмотр заключается во всесторонней визуальной проверке состояния электрооборудования. При внешнем осмотре необходимо убедиться: в отсутствии загрязнений, повреждений и поломок оборудования, ослабления степени затяжек гаек и болтов; наличии маркировки и пломб; исправности коммутационных аппаратов; соответствии уровня заполнения электроустановок жидкими диэлектриками т. п.
Несмотря на очевидные недостатки этого метода, связанные с субъективностью оценки и большой трудоемкостью, он пока остается одним из важнейших методов контроля.
Проверка по внешним признакам осуществляется визуально и на слух путем наблюдения за перемещением устройств, состоянием сигнализации, восприятием специфического шума, характерного для определенного режима работы электроустановки. Такая проверка обеспечивает получение информации о наличии или отсутствии внутренних повреждений и явных признаков нарушения нормального функционирования.
Оба рассмотренных метода наряду с простотой обладают существенным недостатком – они не дают количественной оценки состояния объекта контроля, не обеспечивают тем самым проведение настроечных и регулировочных работ, не позволяют прогнозировать дальнейшее состояние электроустановки.
Проверка с помощью контрольно-измерительной аппаратуры не имеет недостатков, свойственным двум предыдущим методам, однако отличается сложностью и высокой стоимостью оснащения электроустановок контрольно-измерительными приборами и устройствами. Тем не менее, этот метод получил широкое распространение при определении технического состояния электрооборудования, выявлении отказов, обеспечении регулировочных и ремонтных работ , восстановлении работоспособности. Алгоритм работы контрольно-измерительной аппаратуры при контроле и ее структура полностью определяются задачами контроля, которые в свою очередь, обусловлены функциональным назначением электроустановки, степенью ее сложности, местом проведения контроля и другими предъявляемыми требованиями.
5.3 Методы поиска отказов в электроустановках
Метод последовательных поэлементных проверок. Применение метода требует наличия статистических данных, характеризующих вероятность появления неисправностей в элементах оборудования, и данных по трудозатратам на проверки. В качестве критерия оптимальности в этом случае используется минимум отношения:
где ti – время проверки i-го элемента;
ai – условная вероятность отказа i-го элемента.
При распределении наработки до отказа по экспоненциальному закону
где Qi – вероятность отказа i-го элемента;
n – число элементов.
Проведя анализ объекта диагноза, и определив отношения ti/ai, их располагают в порядке возрастания. В этом случае критерий оптимальности будет иметь вид:
(5.4)
Первой проводят проверку, для которой выполняется условие .
Основным достоинством метода является возможность оптимизации программы по суммарному времени диагноза. К недостаткам метода следует отнести ограниченные возможности его применения при сложных взаимных связях функциональных элементов, необходимость иметь данные о времени поиска отказавшего элемента и интенсивностях отказов, а также неопределенность в выборе последовательности проверок при равенстве отношений:
(5.5)
При равной вероятности появления неисправностей, т. е. a1 = a2 = ...= an поиск проводится в последовательности, определяемой минимальным временем, затрачиваемым на проверки.
Метод последовательных групповых проверок. Если исходные данные по надежности элементов отсутствуют, то оптимальным методом поиска неисправных элементов может быть метод половинного разбиения. Сущность этого метода заключается в том, что участок схемы с последовательно соединенными, элементами делится на две равные части (рисунок 5.4) и равнозначно выбирается для проверки левая или правая часть.
https://pandia.ru/text/78/408/images/image012_41.gif" width="83" height="32"> минимален. При этом –вероятность отрицательного исхода.
Подсчитав значения для всех проверок и используя предложенный критерий, можно выбрать место первой проверки. После того, как первая проверка выбрана, схема разбивается на две части, которые рассматриваются как самостоятельные объекты. Для каждого из них определяются коэффициенты отказов их элементов (сумма коэффициентов должна быть равна 1). Составляется перечень возможных проверок и выбирается проверка, для которой вероятности исходов наиболее близки к 0,5. Указанный процесс продолжается до отыскания неисправного элемента.
Пример 5.1. Пусть задан объект, состоящий из 5 элементов, функциональные связи между которыми показаны на рисунке 5.5. Буквами А, В, С, D, E, F, G обозначены входные и выходные сигналы элементов Известны коэффициенты отказов элементов b1 = 0,2; b2 = 0,1; b3 = 0,3; b4 = 0,3; b5 = 0,1.
Требуется составить алгоритм поиска неисправности объекта, обеспечивающий минимальное среднее количество проверок.
Рисунок 5.5 – Схема объекта
Р е ш е н и е. Для составления алгоритма поиска неисправностей необходимо вначале сформировать перечень возможных проверок объекта. Представим его в виде таблицы 5.3.
Таблица 5.3 – Перечень возможных проверок
Входной сигнал | Выходной сигнал | Код проверки | ||||||
Элементы | ||||||||
Как было указано ранее, диагностирование позволяет осуществить переход к новой прогрессивной форме эксплуатации электрооборудования, согласно которой ремонтные работы проводят исходя из действительного технического состояния электрооборудования. При эксплуатации электрооборудования диагностирование применяется в следующих основных случаях:
- для определения технического состояния при контроле электрооборудования в плановом порядке;
- для определения причин возникновения отказов или нарушения нормальной работы электрооборудования при внеплановом диагностировании;
- для определения сроков текущих и капитальных ремонтов; при проведении технического обслуживания;
- при проведении текущих и капитальных ремонтов.
Схема применения методов и средств диагностирования при проведении планового контроля, технического обслуживания и текущих ремонтов электрооборудования показана на рис. 53.
Рис. 53. Схема применения методов и средств диагностирования электрооборудования
Исследования, проведенные при разработке и внедрении методов и средств диагностирования показывают, что с применением диагностирования система ППР приобретает новую прогрессивную форму, в соответствии с которой эксплуатацию электрооборудования целесообразно организовать следующим образом.
Техническое обслуживание проводить периодически, согласно квартальным графикам. При техническом обслуживании, кроме ранее выполнявшихся согласно системе ППР операций, рекомендуется проводить диагностирование для определения общего технического состояния электрооборудования по обобщенным (основным) показателям, а также контролировать стабильность регулируемых параметров.
Плановое диагностирование проводить периодически, согласно заранее составленным графикам. При плановом диагностировании определяется техническое состояние всех деталей и узлов, ограничивающих ресурс работы электрооборудования, техническое состояние диагностируемой электрической машины или установки в целом и прогнозируется остаточный ресурс их работы до текущего или капитального ремонта. На 1-м этапе внедрения методов диагностирования до накопления достаточного опыта допускается прогнозировать безотказную работу электрооборудования до следующего планового диагностирования.
Текущий и капитальный ремонты проводить по данным диагностирования, т. е. только с учетом технического состояния. При текущем и капитальном ремонтах проводят диагностирование основных деталей и узлов для определения их остаточного ресурса. По данным диагностирования при текущем ремонте устанавливают или уточняют сроки проведения очередного капитального ремонта, так как становится известным остаточный ресурс основных деталей и узлов электрооборудования.
Для некоторых видов электрооборудования, в связи с особенностями их работы, допускается отступать от приведенной выше схемы организации эксплуатации. Например, для погружных электронасосов контроль технического состояния целесообразно проводить с помощью автоматических диагностических устройств, устанавливаемых около или встраиваемых в станции управления.
Таким образом, по сравнению с ранее выполнявшимися работами дополнительно вводится новый вид работ — диагностирование. Затраты времени и средств на диагностирование окупаются в несколько раз в результате снижения трудоемкости и затрат на проведение текущих и капитальных ремонтов электрооборудования, так как ремонты проводятся не периодически по заранее составленным графикам, а только при необходимости. Кроме того, при введении диагностирования в систему эксплуатации резко снижается число отказов электрооборудования, т. е. повышается надежность его работы.
Введение планового диагностирования в систему эксплуатации не означает отказ от планирования работ по текущему и капитальному ремонтам электрооборудования. Если до введения диагностирования составлялись планы (годовые для капитального ремонта и квартальные для текущего), в которых указывались сроки ремонта каждой единицы электрооборудования и определялись общие объемы ремонтных работ, то после введения диагностирования также составляются планы ремонта, но в них указываются только общие объемы работ на группу электрооборудования, например, электрооборудования цеха или небольшого предприятия. Сроки проведения ремонта каждой конкретной единицы электрооборудования устанавливаются в процессе эксплуатации по данным планового диагностирования.
Планирование объемов (трудоемкости и стоимости) ремонтных работ проводят на основании средних статистических данных о годовых объемах ранее выполненных по данным диагностирования работ по текущему и капитальному ремонтам для каждого основного вида электрооборудования (электродвигателей, синхронных генераторов, сварочных генераторов и преобразователей, низковольтных аппаратов и др.). По истечении года эти данные корректируются на основании фактически выполненного объема работ и скорректированные значения используют для расчетов объемов работ на следующий планируемый год. Такая ежегодная корректировка позволяет наиболее точно определять объемы ремонтных работ, которые будут выполняться по данным диагностирования, а также необходимую численность ремонтного персонала.
Работы по плановому диагностированию электрооборудования проводятся согласно графикам (приложение, форма 1), составляемым на год. График диагностирования электрооборудования обычно утверждает главный энергетик предприятия. На предприятиях, где должность главного энергетика не предусмотрена штатным расписанием, график утверждает главный инженер. При составлении графика для каждой единицы электрооборудования учитывается срок проведения последнего диагностирования и периодичность диагностирования (межконтрольный срок).
На предприятиях, в зависимости от количества электрооборудования и местных условий, рекомендуется применять один из вариантов проведения диагностирования: или диагностирование проводит отдельная группа эксплуатационного персонала; или диагностирование проводит ремонтно-диагностическая группа.
При диагностировании электрооборудования по первому варианту, определение технического состояния проводится группой, состоящей не менее, чем из двух человек (в соответствии с правилами техники безопасности). Группа диагностов может также выполнять регулировочные операции, при которых требуется проведение измерений диагностическими приборами.
Результаты измерений при диагностировании и выводы о техническом состоянии и необходимости замены деталей или проведения ремонта электрооборудования заносятся в журнал (приложение, форма 2), в котором каждой единице подлежащей диагностированию электрооборудования отводится одна или несколько страниц. Проведение записей отдельно для каждой конкретной единицы электрооборудования облегчает сравнительный анализ полученных данных с данными предыдущих диагностирований, так как можно легко обнаружить изменения в техническом состоянии объектов.
В журнале записывают дату проведения диагностирования, наработки после последнего диагностирования и установки электрооборудования, результаты внешнего осмотра, данные измерений диагностических параметров. Наработка после последнего диагностирования и после установки необходима для прогнозирования остаточного ресурса работы электрооборудования. На основании сравнения данных измерений диагностических параметров с их допустимыми значениями в графе 12 формы 2 записывают вывод о техническом состоянии электрооборудования (не требует ремонта до следующего диагностирования, требуется провести регулировку определенного узла, необходима замена быстросъемной детали, необходим текущий или капитальный ремонт).
Если диагностирование проводит диагностическая группа, а ремонт — группа (бригада) ремонта, то по результатам диагностирования электрооборудования участка или цеха заполняют бланк распоряжения на проведение ремонтных работ и передают группе (бригаде) ремонтников.
В распоряжение заносят сведения только о том электрооборудовании, которому необходимо провести текущий или капитальный ремонт, а также в случаях, когда в нем требуется заменить быстросъемный узел или деталь или провести регулировочные операции. В распоряжение записывают вид ремонта или работ, которые необходимо провести (текущий или капитальный ремонты, замена детали, регулировка узла). Кроме того, проставляют срок, до которого данная единица электрооборудования может работать без угрозы выхода из строя, т. е. предельный срок проведения ремонта, замены узла или детали, выполнения регулировочных работ, а также указывают объемы работ, которые необходимо выполнить при текущем ремонте, например, заменить подшипник со стороны вентилятора и др. В случае необходимости замены быстросъемного узла или детали, указывают наименование требующего замены узла или детали, а при необходимости выполнения регулировочных работ — какие параметры электрооборудования нужно отрегулировать. Если электрооборудованию необходим капитальный ремонт, указывают причину его вывода в капитальный ремонт, например, ослабление и наличие дефектов в меж-витковой изоляции обмотки статора.
Распоряжение составляет руководитель группы диагностов, а подписывают энергетик или начальник цеха (отделения, участка и др.). После выполнения указанных в распоряжении объемов работ, делают соответствующую отметку.
При втором варианте, когда диагностирование и ремонт электрооборудования проводит одна и та же группа или бригада, вначале проводится диагностирование, а затем — ремонт. В этом случае распоряжение не составляется, а ремонтные и другие работы выполняются согласно данным журнала диагностирования электрооборудования (форма 2). После окончания работ в графе 13 формы 2 делают отметку о выполненной работе.
Первый вариант наиболее приемлем при наличии на предприятии сравнительно большого числа электрооборудования и хорошо налаженной службы эксплуатации. Если на предприятии имеется электротехническая лаборатория, диагностирование электрооборудования целесообразно проводить силами этой лаборатории. По второму варианту можно организовать работы по диагностированию и ремонту электрооборудования на предприятиях с меньшим числом электрооборудования и ограниченной численностью эксплуатационного персонала.
Полный перечень проводимых при диагностировании операций, последовательность, а также указания по содержанию выполняемых операций должны быть приведены в технической документации на диагностирование электрооборудования (в технологиях диагностирования, типовых технологических картах на диагностирование отдельных узлов и деталей и в другой документации).
Периодичность диагностирования зависит от режимов и условий работы электрооборудования (продолжительность работы в течение суток, месяца, года; степени загрузки; среды и др.). До накопления достаточного количества данных эксплуатации для определения строго обоснованной периодичности планового диагностирования продолжительность межконтрольного периода (времени между диагностированиями) рекомендуется принимать меньшей продолжительности периода между текущими ремонтами, устанавливаемого согласно вневедомственной «Системе планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики».
Следует отметить, что кроме плановых на практике приходится проводить внеплановые диагностирования, когда эксплуатационный персонал обнаруживает нарушения в нормальной работе электрооборудования или данные измерений обобщенных диагностических параметров, проводимых при техническом обслуживании, указывают на необходимость детального диагностирования.
На специализированных участках и в цехах по текущему или капитальному ремонтам электрооборудования рекомендуется организовать рабочие места диагностирования. Задачей таких рабочих мест является определение технического состояния и остаточного ресурса наиболее ответственных узлов и деталей электрооборудования и решение вопросов, проработают ли эти узлы и детали без ремонта следующий межремонтный период. Если в процессе диагностирования оказывается, что остаточный ресурс узла или детали меньше межремонтного периода, узел или деталь подвергают ремонту или заменяют.
При проведении диагностирования электрооборудования электротехнический персонал должен быть обеспечен нормативно-технической и технологической документацией. К нормативно-технической документации относятся инструкции (указания, рекомендации) по организации диагностирования электрооборудования в ведомстве и на предприятиях, периодичность проведения диагностирования разных видов электрооборудования, трудоемкость выполнения работ по диагностированию, расценки работ, нормы расхода запасных частей на техническое обслуживание и ремонт средств для диагностирования и другие документы.
К технологической документации относятся технологии диагностирования разных видов электрооборудования, обычно издаваемых в виде набора технологических карт на диагностирование отдельных узлов и деталей электрооборудования. Как правило, технологию диагностирования разрабатывают отдельно для каждого наименования электрооборудования, например, для электродвигателей, синхронных и сварочных генераторов, преобразователей, магнитных пускателей, автоматических выключателей и др.
Примерный порядок технического диагностирования электроустановок потребителей. Критерии точности и достоверности практически не отличаются от аналогичных критериев оценки приборов и методов используемых при проведении любых измерений а технико-экономические критерии включают в себя объединенные материальные и трудовые затраты продолжительность и периодичность диагностирования. При проектировании диагностических систем необходимо разработать алгоритм диагностирования описывающий перечень порядок проведения элементарных проверок оборудования...
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ЭНЕРГОБОРУДОВАНИЯ (5 курс)
ЛЕКЦИЯ №11
Техническая диагностика электрооборудования в процессе эксплуатации.
3. Примерный порядок технического диагностирования электроустановок потребителей.
1. Основные понятия и определения.
Техническая диагностика - наука о распознавании состояния технической системы, включающая широкий круг проблем связанных с получением и оценкой диагностической информации.
Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.
Иногда техническую диагностику называют безразборной, т. е. диагностикой, осуществляемой без разборки изделия.
При эксплуатации электрооборудования диагностирование применяется для определения необходимости и объема ремонта, сроков замены сменных деталей и узлов, стабильности регулировок, а также при поиске причин отказов.
Целью системы технической диагностики любого оборудования является определение фактического технического состояния оборудования для организации его правильной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, а также выявление возможных неисправностей на раннем этапе их развития.
Все виды затрат на функционирование системы технической диагностики должны быть минимизированы.
Плановая техническая диагностика проводится в соответствии с действующими нормами и правилами. Кроме того, она позволяет судить о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования, когда оно отработало нормативный срок службы.
Внеплановая техническая диагностика оборудования проводится в случае обнаружения нарушений его технического состояния.
Если диагностика проводится во время работы оборудования, она называется функциональной.
В России и в других странах разработаны диагностические системы, основанные на различных физических и математических моделях, являющихся ноу-хау производителя. Поэтому детальное описание алгоритма и математического обеспечения таких систем в литературе, как правило, отсутствует.
В России созданием таких систем занимаются ведущие заводы - производители электрических машин и трансформаторов. Совместно с ведущими НИИ (ВНИИЭ, ВНИИЭлектромаш, ВНИЭМ, ВЭИ и др.). За рубежом работы по созданию диагностических систем координируются научно-исследовательским институтом электроэнергетики EPRI (США).
2. Состав и функционирование диагностических систем
Техническое диагностирование в соответствии с ГОСТ 27518 - 87 «Диагностирование изделий. Общие требования» должно обеспечивать решение следующих задач:
Определение технического состояния оборудования;
Поиск места отказа или неисправности;
Прогнозирование технического состояния оборудования.
Для работы системы диагностики необходимо установить е критерии и показатели, а оборудование должно быть доступны для проведения необходимых измерений и испытаний.
Основными критериями системы диагностики являются точное и достоверность диагностики, а также технико-экономические критерии. Критерии точности и достоверности практически не отличаются от аналогичных критериев оценки приборов и методов используемых при проведении любых измерений, а технико-экономические критерии включают в себя объединенные материальные и трудовые затраты, продолжительность и периодичность диагностирования.
В качестве показателей системы диагностики в зависимости решаемой задачи используют либо наиболее информативные параметры оборудования, позволяющие определить или прогнозировать его техническое состояние, либо глубину поиска места отказа или неисправности.
Выбранные диагностические параметры должны удовлетворять требованиям полноты, информативности и доступности их измерения при наименьших затратах времени и средств.
При выборе диагностических параметров приоритет отдается тем, которые удовлетворяют требованиям определения истинного технического состояния данного оборудования в реальных условиях эксплуатации. На практике обычно используют не один, а несколько параметров одновременно.
При проектировании диагностических систем необходимо разработать алгоритм диагностирования, описывающий перечень порядок проведения элементарных проверок оборудования, состав признаков (параметров), характеризующих реакцию объекта на соответствующее воздействие, и правила анализа и принятия решения по полученной информации.
В состав диагностической информации могут входить паспортные данные оборудования;
Данные о его техническом состояния на начальный момент эксплуатации;
Данные о текущем техническом состоянии с результатами измерений и обследований;
Результаты расчетов, оценок, предварительных прогнозов и заключений;
Обобщенные данные по парку оборудования.
Эта информация вводится в базу данных системы диагностики и может передаваться для хранения.
Средства технической диагностики должны обеспечивать надежное измерение или контроль диагностических параметров конкретных условиях эксплуатации оборудования. Надзор за средствами технической диагностики обычно осуществляется метрологической службой предприятия.
Различают четыре возможных состояния оборудования (рис. 1)
Исправное (отсутствуют любые повреждения),
Работоспособное (имеющиеся повреждения не мешают работе оборудования в данный момент времени),
Неработоспособное (оборудование выводится из эксплуатации, но после соответствующего технического обслуживания может работать в одном из предыдущих состояний),
Предельное (на этом этапе принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования после ремонта, либо о его списании).
Этапы функционирования системы технической диагностики в зависимости от состояния оборудования показана на рис. 1. Как следует из этой схемы, практически на каждом этапе работы оборудования проводится уточненная оценка его технического состояния с выдачей заключения о возможности его дальнейшего использования.
Рис. 1. Основные состояния оборудования:
1 повреждение; 2 отказ; 3 переход в предельное состояние из-за неустранимого дефекта, морального старения и других факторов; 4 восстановление; 5 ремонт
В зависимости от сложности и изученности оборудования результаты диагностики в виде заключений и рекомендаций могут быть получены либо в автоматическом режиме, либо после соответствующей экспертной оценки данных, полученных в результате диагностики оборудования.
Техническое обслуживание и ремонт в этом случае сводятся к устранению повреждений и дефектов, указанных в заключении но данным технического диагностирования или к нахождению места отказа.
О проведенных работах делаются соответствующие записи в документации, которая ведется на предприятии. Кроме того, результаты диагностики могут заноситься в соответствующие базы данных и передаваться другим субъектам системы диагностики.
Структурно система технической диагностики является информационно-измерительной системой и содержит датчики контролируемых параметров, линии связи с блоком сбора информации, блок обработки информации, блоки вывода и отображения информации, исполнительные устройства, устройства сопряжения с другими информационно-измерительными и управляющими системами (в частности, с системой противоаварийной автоматики, сигнал в которую поступает при выходе контролируемых параметров за установленные пределы). Система технической диагностики может проектироваться как самостоятельная, так и в качестве подсистемы в рамках уже существующей информационно-измерительной системы предприятия.
3. ПРИМЕРНЫЙ ПОРЯДОК ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ (ПТЭЭП Приложение 2)
Исходя из данной примерной методики проведения технического диагностирования электроустановок Потребители составляют раздельно для основных видов электроустановок документ (ОСТ, СТП, регламент, и т. п.), включающий следующие разделы:
1. Задачи технического диагностирования:
Определение вида технического состояния;
Поиск места отказа или неисправностей;
Прогнозирование технического состояния.
2. Условия технического диагностирования:
Установить показатели и характеристики диагностирования;
Обеспечить приспособленность электроустановки к техническому диагностированию;
Разработать и осуществить диагностическое обеспечение.
3. Показатели и характеристики технического диагностирования.
3.1. Устанавливаются следующие показатели диагностирования:
Показатели точности и достоверности диагностирования;
Показатели технико-экономические.
Показатели точности и достоверности диагностирования приведены в таблице 1.
Показатели технико-экономические включают:
Объединенные материальные и трудовые затраты;
Продолжительность диагностирования;
Периодичность диагностирования.
3.2. Устанавливаются следующие характеристики диагностирования:
Номенклатура параметров электроустановки, позволяющих определить ее техническое состояние (при определении вида технического состояния электроустановки);
Глубина поиска места отказа или неисправности, определяемая уровнем конструктивной сложности составных частей или перечнем элементов, с точностью до которых должно быть определено место отказа или неисправности (при поиске места отказа или неисправности);
Номенклатура параметров изделия, позволяющих прогнозировать его техническое состояние (при прогнозировании техническое состояния).
4. Характеристика номенклатуры диагностических параметров.
4.1. Номенклатура диагностических параметров должна удовлетворять требованиям полноты, информативности и доступности измерения при наименьших затратах времени и стоимости реализации.
4.2. Диагностические параметры могут быть охарактеризованы приведением данных по номинальным и допускаемым значениям, точкам контроля и т. д.
5. Метод технического диагностирования.
5.1. Диагностическая модель электроустановки.
Электроустановка, подвергаемая диагностированию, задается в виде табличной диагностической карты (в векторной, графической или другой форме).
5.2. Правила определения структурных (определяющих) параметров. Этот параметр непосредственно и существенно характеризует свойство электроустановки или его узла. Возможно наличие несколько структурных параметров. Приоритет отдается тому (тем) параметру, который (которые) удовлетворяет требованиям определения истинного технического состояния данной электроустановки (узла) для заданных условий эксплуатации.
5.3. Правила измерения диагностических параметров.
Этот подраздел включает основные требования измерения диагностических параметров и имеющиеся соответствующие специфические требования.
5.4. Алгоритм диагностирования и программное обеспечение.
5.4.1. Алгоритм диагностирования.
Приводится описание перечня элементарных проверок объекта диагностирования. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков (параметров), поручаемые при диагностировании, являются результатами элементарных проверок или значениями ответа объекта.
5.4.2. Необходимость программного обеспечения, разработки как конкретных диагностических программных продуктов, так и других программных продуктов для обеспечения функционирования в целом системы технического диагностирования определяется Потребителем.
5.5. Правила анализа и принятия решения, по диагностической информации.
5.5.1. Состав диагностической информации.
а) паспортные данные электроустановки;
б) данные о техническом состоянии электроустановки на начальный момент эксплуатации;
в) данные о текущем техническом состоянии с результатами измерений и обследований;
г) данные с результатами расчетов, оценок, предварительных прогнозов и заключений;
д) обобщенные данные по электроустановке.
Диагностическая информация вводится в отраслевую базу данных (при наличии таковой) и в базу данных Потребителя в соответствующем формате и структуре хранения информации. Методическое и практическое руководство осуществляет вышестоящая организация и специализированная организация.
5.5.2. В руководстве пользователю описывается последовательность и порядок анализа полученной диагностической информации, сравнения и сопоставления полученных после измерений и испытаний параметров и признаков; рекомендации и подходы при принятии решения по использованию диагностической информации.
6. Средства технического диагностирования.
6.1. Средства технического диагностирования должны обеспечивать определение (измерение) или контроль диагностических параметров и режимов работы электроустановки, установленных в эксплуатационной документации или принятых на данном предприятии в конкретных условиях эксплуатации.
6.2. Средства и аппаратура, применяемые для контроля диагностических параметров, должны позволять надежно определять измеряемые параметры. Надзор над средствами технического диагностирования должны вести метрологические службы соответствующих уровней функционирования системы технического диагностирования и осуществлять его согласно положению о метрологической службе.
Перечень средств, приборов и аппаратов, необходимых для технического диагностирования, устанавливается в соответствии с типом диагностируемой электроустановки.
7. Правила технического диагностирования.
7.1. Последовательность выполнения операций диагностирования. Описывается последовательность выполнения соответствующих измерений, экспертных оценок по всему комплексу диагностических параметров и характеристик, установленных для данной электроустановки представленных в диагностической карте. Содержание диагностической карты определяется типом электроустановки.
7.2. Технические требования по выполнению операций диагностирования.
При выполнении операций диагностирования необходимо соблюдение всех требований и указаний ПУЭ, настоящих Правил, Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок, других отраслевых документов, а также ГОСТов по диагностированию и надежности. Конкретные ссылки должны быть сделаны в рабочих документах.
7.3. Указания по режиму работы электроустановки при диагностировании.
Указывается режим работы электроустановки в процессе диагностирования. Процесс диагностирования может проходить во время функционирования электроустановки и тогда это - функциональное техническое диагностирование. Возможно диагностирование в режиме останова. Возможно диагностирование при форсированном режиме работы электроустановки.
7.4. Требования к безопасности процессов диагностирования и другие требования в соответствии со спецификой эксплуатации электроустановки.
Указываются общие и те основные требования техники безопасности при диагностировании, которые касаются той или иной электроустановки; при этом должны быть конкретно перечислены разделы и пункты соответствующих правил и директивных материалов.
Упоминается о необходимости наличия у организации, выполняющей работы по диагностированию, соответствующих разрешений.
Перед началом работ по диагностированию работники, в ней участвующие, должны получить наряд-допуск на производство работ.
В данном разделе должны быть сформулированы требования техники (безопасности при функциональном диагностировании и диагностировании при форсированном режиме работы электроустановки. Должны быть указаны и имеющиеся у данного Потребителя для конкретных условий эксплуатации данной электроустановки специфические требования.
8. Обработка результатов технического диагностирования.
8.1. Указания по регистрации результатов диагностирования. Указывается порядок регистрации результатов диагностирования, измерений и испытаний, приводятся формы протоколов и актов.
Даются указания и рекомендации по обработке результатов обследований, измерений и испытаний, анализу и сопоставлению полученных результатов с предыдущими, и выдаче заключения, диагноза. Даются рекомендации по проведению ремонтно-восстановительных работ.
Таблица 1.
Показатели достоверности и точности диагностирования электроустановок
|
Задача диагностирования |
Результат диагностирования |
Показатели достоверности и точности |
|
Определение вида технического состояния |
Заключение в виде: 1. Электроустановка исправна и (или) работоспособна 2. Электроустановка неисправна и(или) не работоспособна |
Вероятность того, что в результате диагностирования электроустановка признается исправной (работоспособной) при условии, что она неисправна (неработоспособн a ). Вероятность того, что в результате диагностирования электроустановка признается неисправной (неработоспособной) при условии, что она исправна (работоспособна) |
|
Поиск места отказа или не исправностей |
Наименование элемента (сборочной единицы) или группы элементов, которые имеют неисправное состояние и место отказа или неисправностей |
Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности) в данном элементе(группе) при условии, что данный отказ имеет место. Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение о наличии отказа в данном элементе (группе) при условии, что данный отказ отсутствует |
|
Прогнозирование технического состояния |
Численное значение параметров технического состояния на задаваемый период времени, в том числе и на данный момент времени. Численное значение остаточного ресурса (наработки). Нижняя граница вероятности безотказной работы по параметрам безопасности на задаваемый период времени |
Среднеквадратическое отклонение прогнозируемого параметра. Среднеквадратическое отклонение прогнозируемого остаточного ресурса Доверительная вероятность |
Определение численных значений показателей диагностирования следует считать необходимым для особо важных объектов, установленных вышестоящей организацией, специализированной организацией и руководством Потребителя; других случаях применяется экспертная оценка, производимая ответственным электрохозяйство Потребителя.
Рис. 2. Этапы функционирования системы технической диагностики.
PAGE \* MERGEFORMAT 13
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 6084. | Техническая эксплуатация электрооборудования | 287.48 KB | |
| При определении объема работ для ЭТС необходимо физическое количество установленного в хозяйстве электрооборудования перевести в условное при помощи нормативных коэффициентов УЕЭ. В соответствии с этим различают индивидуальные и централизованные электротехнические службы ЭТС. Индивидуальную... | |||
| 788. | Техническая эксплуатация электрооборудования цеха обработки корпусных деталей | 659.54 KB | |
| В современных условиях эксплуатация электрооборудования требует глубоких и разносторонних знаний, а задачи создания нового или модернизации существующего электрифицированного технологического механизма или устройства решаются совместными усилиями инженеров и электротехнического персонала. | |||
| 10349. | Техническая диагностика СЭУ | 584.21 KB | |
| Эти требования удовлетворяются в той или иной мере на всех этапах существования объекта диагностирования ОД проектирование производство использование по назначению. В самом общем случае процесс технического диагностирования технического объекта предусматривает решение задач: 1 определения его действительного технического состояния; 2 поиска дефектов; 3 прогнозирования изменения технического состояния. В частных случаях в процессе диагностирования могут решаться отдельные из этих задач или их сочетания поскольку каждая из них... | |||
| 18152. | Основные средства используемые в учебно-тренировочном процессе - физическая, техническая и тактическая подготовка шестовиков | 391.69 KB | |
| Несмотря на значительные успехи в разработке методики технической подготовки прыгунов с шестом в настоящее время обучение прыжку остается достаточно сложной задачей для большинства тренирующихся в этом виде легкой атлетики. И для этого положения есть весомые основания: прыжок с шестом сложное по координации действие выполняемое на подвижной опоре шесте содержащее элементы гимнастики бега прыжков и лимитируемое временем выполнения движений требующих проявления значительных мышечных усилий. Для достижения этой цели необходимо решать... | |||
| 2125. | ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ | 9.71 KB | |
| При текущем и плановопредупредительное обслуживании осуществляется: технический надзор за состоянием трассы и выполнением правил охраны общегосударственных средств связи; технический надзор за всеми сооружениями и действием устройств автоматики сигнализации и телемеханики; проведение профилактических; контроль за электрическими характеристиками кабеля; устранение выявленных неисправностей; обеспечение аварийного запаса кабеля арматуры и материалов в том числе кабеля облегченной конструкции для быстрого устранения повреждений на линии;... | |||
| 6041. | Классификация условий эксплуатации. Влияние условий эксплуатации на срок службы электродвигателей | 161.8 KB | |
| Классификация условий эксплуатации. Влияние условий эксплуатации на срок службы электродвигателей. Непрерывное диагностирование электрических машин. Классификация методов непрерывного диагностирования электрических машин. | |||
| 6086. | Диагностирование и испытание электрооборудования | 58.34 KB | |
| Назначение и виды испытаний электрооборудования. Диагностирование электрооборудования при проведении ТО и ТР Определение неисправностей и причин отказов простого электрооборудования у электротехнического персонала не вызывает особых затруднений... | |||
| 11531. | Электроснабжение ТОО «Аяз» и выбор электрооборудования | 538.2 KB | |
| Сети низкого напряжения промышленных предприятий отличаются большим числом электродвигателей, элементов пусковой и защитной аппаратуры и коммутационных аппаратов. В них расходуется огромное количество проводникового материала и кабельной продукции, поэтому рациональное построение цеховых электрических сетей имеет важное значение. | |||
| 20727. | Расчёт электрооборудования жилого здания | 501.9 KB | |
| В связи с этим инженер по специальности Электрооборудование и электроснабжение строительства должен обладать не только знанием но и умением применять новейшее электрооборудование для конкретных объектов строительства используя современные методики и правила а также действующую Нормативную документацию. Данные методические указания содержат базовые сведения для проектирования электрооборудования зданий: определение расчётных мощностей электрооборудования жилых зданий расчёт сечений электропроводящих жил кабелей и проводов по значениям... | |||
| 12488. | Электроснабжение электрооборудования ТП-82 13 микрорайона г. Братска | 2.07 MB | |
| Электрическая сеть – это совокупность устройств, которые служат для передачи и распределения электроэнергии от ее источников к электроприемникам. Источниками электроэнергии в энергосистеме являются тепловые, гидравлические, атомные и другие электростанции, независимо от места их размещения. | |||
Особенности, методические и информационные основы методов диагностирования электрооборудования достаточно разнообразны и подробно описаны в специальной литературе. Поэтому ниже дается лишь общий обзор наиболее распространенных методов контроля, разрабатываемых в России. Некоторые применяемые и наиболее перспективные разрабатываемые направления диагностирования электрооборудования приведены в табл. 5.2.
Метод инфракрасной термографии . Изменение температуры узлов и элементов электрооборудования в процессе эксплуатации является важным информативным признаком их технического состояния. Дистанционный контроль температуры нагрева токоведущих частей, контактных соединений, корпусов электрооборудования, подвесной и опорно-стержневой изоляции реализуется средствами тепловизионного контроля. Этот метод диагностики основан на регистрации инфракрасного излучения.
Разрешающая способность тепловизионного контроля 0,2 о С. В электроэнергетике России наиболее широко распространены отечественные тепловизоры ТВ-03 и тепловизоры шведской фирмы AGEMA, например AGEMA-782.
Оценка технического состояния контактных соединений производится сравнением температуры однотипных контактов, находящихся в одинаковых условиях по нагрузке и охлаждению, а также температуры контактного соединения и сплошных участков токопроводов. Оценка технического состояния изоляторов основана на анализе разницы температур дефектного и непробитого изолятора. Эта разница определяется напряжением на изоляторе и величиной диэлектрических потерь фарфора изолятора.
Температура пробитого изолятора равна температуре окружающей среды, так как напряжение на нем нуль. Температура непробитого изолятора определяется по средним параметрам емкости, размеров и напряжения и превышает температуру окружающей среды на 0,4–0,5 о С.
Т а б л и ц а 5.2 Направления диагностирования электрооборудования
|
Электрооборудование |
Направление диагностирования |
|
Турбогенераторы |
Диагностика теплового состояния обмотки ротора Диагностика неисправностей обмотки статора Диагностика системы охлаждения стержней обмотки статора Контроль вибрации и диагностика механического состояния Диагностика щеточно-контактного аппарата Контроль электромагнитного излучения Диагностика уплотнений и подшипников Диагностика системы возбуждения |
|
Силовые трансформаторы |
Хроматографический анализ газов, растворенных в масле Температурный контроль Контроль износа контактов РПН Тепловизионный контроль трансформаторов Регистрация частичных разрядов в изоляции |
|
Выключатели высокого напряжения |
Контроль коммутационного и механического ресурса Оценка состояния контактной системы Контроль характеристик привода Контроль состояния фарфоровых изоляторов Контроль утечек дугогасительной среды (воздух, элегаз) |
|
Высоковольтные электродвигатели |
Диагностика обрыва стержней короткозамкнутого ротора Контроль витковых замыканий Вибрационный контроль обмоток статора Контроль подшипникового узла Контроль и защита от неуспешных пусков Контроль эксцентриситета воздушного зазора между ротором и статором Контроль неполнофазных режимов Контроль направления вращения Непрерывный селективный контроль активного сопротивления изоляции Температурный контроль Оценка расхода ресурса на основе контроля пусковых и длительных режимов работы |
|
КРУ и токопроводы |
Контроль дуговой защиты Тепловизионный контроль состояния электрических контактов и изоляторов |
|
Воздушные и кабельные линии |
Дистанционная тепловизионная диагностика контактов и подвесной изоляции Контроль частичных разрядов Диагностика опор ЛЭП Контроль состояния изоляции кабелей |
Тепловизионный метод контроля получил наибольшее применение в открытых и закрытых распредустройствах напряжением 35 кВ и выше, а также на ЛЭП.
Метод
хроматографического контроля
маслонаполненного оборудования
.
Это наиболее проработанный и
распространенный в электроэнергетике
метод диагностики. Он применим для
раннего обнаружения развивающихся
дефектов внутри маслонаполненных
силовых трансформаторов, автотрансформаторов,
шунтирующих реакторов, крупных
электрических машин с водомасляной
системой охлаждения, измерительных
трансформаторов, высоковольтных вводов
и высоковольтных кабелей. Хроматография
есть разделение смесей. Идея метода
основана на предположении, что повреждение
в маслонаполненном оборудовании
сопровождается выделением различных
газов, отсутствующих в масле при
нормальной работе. Эти газы растворены
в масле. Выделив их из масла и проведя
хроматографический анализ, можно
обнаружить дефекты на ранней стадии
возникновения. В настоящее время изучен
состав газов, содержащихся в масле
недефектного нормально работающего
оборудования, выявлены газы, характерные
для различных повреждений, и граничные
их концентрации. При этом определяют
концентрации водорода
,
метана
,
этилена
,
этана
,
ацетилена
,
оксида и диоксида углерода СО,
и других газов.
Отбор
масла из работающего трансформатора
производится специальными маслоотборниками
поршневого типа. При этом исключается
соприкосновение масла с окружающей
воздушной средой и предотвращаются
потери растворенных в масле газов в
процессе отбора. Масло помещается в
замкнутый объем, и газ над поверхностью
масла подвергается анализу. Для анализа
состава, динамики изменения и концентрации
газов в пробах масла применяют
хроматографы. Кроме того, известны
встроенные средства анализа газов,
растворенных в масле, и выделившихся
газов, а также устройства непрерывного
контроля, основанные на определении
и
,
растворенных в масле. Характер и примерное
место повреждения определяют по
количественному составу газов.
Необходимость выявления дефекта на
ранних стадиях его развития требует
обработки данных хроматографического
анализа. Оценка состояния маслонаполненного
оборудования осуществляется, как
правило, на базе четырех критериев:
предельных концентраций, скорости
нарастания концентрации газов, отношений
концентраций газов, критерия равновесия.
Первый
критерий позволяет судить по значению
превышения предельных концентраций о
характере внутренних дефектов. Так,
сильные повреждения изоляции
характеризуются высокой концентрацией
водорода и ацетилена и обычно сопровождаются
наличием углекислого газа. Относительно
большая концентрация насыщенных и
ненасыщенных углеводородов
,
,
,
(кроме
)
в сочетании с небольшим процентом
указывает на тепловое разложение масла
вследствие перегрева металлических
частей. Если присутствует заметное
количество СО и
,
то это означает, что происходит разложение
целлюлозы. Резкое увеличение
и
свидетельствует о сильном локальном
перегреве, сопровождающемся обугливанием
масла. Если содержание
в 10–20 раз больше чем СО при отсутствии
других газообразных продуктов разложения,
то причиной является термическое
разложение целлюлозы. При высоких
температурах обнаруживается небольшое
количество
,
а содержание кислорода заметно снижено.
Наличие водорода и небольшого содержания
этилена и
показательно для частичных разрядов.
В случае слабого искрения обнаруживается
небольшое количество
.
Присутствие
говорит о развивающемся дефекте внутри
трансформатора, который необходимо
вывести из эксплуатации и осмотреть.
При втором критерии контролируется скорость нарастания концентраций газов. Если прирост содержания газов составляет более 10 % в месяц, трансформатор ставится на учащенный контроль. Достоверность оценки состояния с помощью этого критерия значительно выше по углеводородным газам и СО, чем по водороду и оксиду углерода, потери которых в пробе масла иногда соизмеримы с численными значениями этого критерия.
Третий
критерий дает возможность использовать
три отношения пар газов:
/
,
/
,
/
.
Например условия
/
<<0,1
и
/
>1
указывают на дефект термического
характера, а отношение
/
характеризует температуру перегрева.
Наиболее частыми причинами упомянутых
отношений являются возникновение
дефектов в изоляции трансформаторного
железа, нагрев и выгорание контактов
РПН, нарушение изоляции стяжных шпилек
и ярмовых балок с образованием
короткозамкнутого контура, нагрев
контактов соединений отводов низкого
напряжения.
Четвертый критерий основан на сопоставлении результатов анализа масла из газового реле и из пробы. Используется в случаях срабатывания газовой защиты. На базе этого критерия делается заключение о возможности включения трансформатора в работу и определяется дефект электрического характера, когда повторное включение трансформатора могло бы привести к увеличению очага повреждения.
Перспективным направлением применения указанных критериев является разработка алгоритмов для реализации автоматизированных систем оценки состояния маслонаполненного оборудования. Следует отметить универсальность метода и растущую с увеличением напряжения эффективность его использования.
Метод контроля диэлектрических характеристик изоляции . Основан на измерении диэлектрических характеристик, к которым относятся токи утечки, величины емкости, тангенс угла диэлектрических потерь (tg ) и др. В основе контроля тока утечки лежит измерение тока, проходящего через твердую изоляцию при наличии напряжения. Известны два метода контроля. В первом, прямом методе измеряется модуль комплексной проводимости изоляции или ее емкость. Метод требует регистрации долей процента в изменении контролируемого параметра, применения различных схем повышения чувствительности и помехоустойчивости, что является его недостатком. Во втором методе сравниваются емкость и tg однотипного электрооборудования с помощью схемы Шеринга. Метод требует наличия специальных измерительных выводов изолированной от земли конструкции. Он может использоваться для контроля за высоковольтными измерительными трансформаторами и конденсаторами связи.
Метод контроля разрядов . Все большее распространение в качестве показателя состояния изоляции электрооборудования получает использование разрядов. Известные методы измерения характеристик разрядов можно разделить на измерение частичных, пазовых и поверхностных разрядов и на электрические и неэлектрические методы. Методы применяются на напряжениях 110 кВ и выше в трансформаторах и электрических машинах.
Исследуются зависимости уровня интенсивности частичных разрядов в изоляции электрических машин от тепловых и механических воздействий. Анализируются данные для выявления связей между характеристиками частичных разрядов и сроками службы изоляции. Измерение частичных разрядов позволяет контролировать состояние изоляции во время испытаний и выявлять ее предаварийное состояние. Наличие частичных разрядов определяется по появляющимся импульсам напряжения и по изменениям электромагнитного поля во внешней цепи с помощью электромагнитного датчика. Известны устройства, контролирующие амплитуду и частоту следования импульсов в определенных диапазонах частот.
Основные трудности применения метода частичных разрядов связаны с наличием помех, обусловленных коммутациями и переходными процессами в первичных цепях установки, наличием коронных разрядов, радиопомех и т.д. Проблема измерения сигнала и его отделения от помех не всегда разрешима. Эффективность использования контроля частичных разрядов увеличивается с ростом рабочего напряжения, так как, с одной стороны, растут напряженность электрического поля и вероятность возникновения дефектов, с другой – появляется возможность отказаться от испытаний повышенным напряжением.
Выявлять пазовые разряды, искрения и образования дуг целесообразно и в обмотках крупных электрических машин под нагрузкой. Причины возникновения разрядов: ослабление пазовых клиньев, истирание и усадка подклиновых прокладок между стержнями обмоток статора, обрыв элементарных проводников, вибрация пластин гибких выводов и др. Выявить искровой, тлеющий и дуговой разряды можно с помощью, например, индуктивных датчиков. Выявить разряды можно также с помощью проводящих электродов, наложенных на изоляцию, емкостных датчиков, подключаемых к нейтрали и линейному выводу, или антенны, устанавливаемой на роторе машины, высокочастотного трансформатора, расположенного в цепи заземления нейтрали, и измерителя радиопомех.
Дефекты стержневых изоляторов, такие как трещины и локальные проводящие загрязнения, являются источниками поверхностных разрядов. Образование поверхностных разрядов сопровождается излучением в звуковом, оптическом и радио диапазонах. Известен метод оптического контроля излучения поверхностных разрядов с помощью электронно-оптического дефектоскопа. Он основан на регистрации пространственно-временного распределения яркости свечения и определении по ее характеру дефектных изоляторов. Для этих же целей с разной эффективностью применяют радиотехнический и ультразвуковой методы, а также метод контроля ультрафиолетового излучения с помощью электронно-оптического дефектоскопа "Филин". Данный принцип можно применить и для выявления таких дефектов, как обрыв стержней ротора асинхронного электродвигателя, образование дуги в КРУ и т.п.
Описанные методы не дают однозначной связи уровня и характера контролируемых параметров с характером и местом повреждения. Они универсальны по принципу и требуют индивидуального подхода к каждому объекту и специальных экспериментальных исследований.
Метод вибродиагностики . Для контроля за техническим состоянием механических узлов большое значение имеет связь параметров объекта с таким интегральным признаком, как спектр частот вибрации. Всякое параметрическое возбуждение смещает спектр. Это и используется в качестве признака. Оценка состояния по смещению низкочастотных составляющих спектра менее эффективна.
Электрофизический метод контроля . Перспективным направлением диагностики электрооборудования является применение электрофизических методов контроля. Достоинство таких методов – быстрое получение первичной информации, удобство ее передачи и представление в виде сигнала отклика. Легко встраиваются датчики в объект, сравнительно проста аппаратурная реализация, хорошие возможности настройки на различные электрофизические эффекты, высока эффективность выявления дефектов. Легко поддаются автоматизации и реализации на ЭВМ.
Методическую основу использования электрофизических методов составляет принцип наблюдаемости, а носителями информации являются электрофизические эффекты, возникающие при активизации физических процессов. По способам проявления, вывода и обработки информации эффекты такого типа можно разделить на интегральные эффекты и связанные с ними переходные процессы, эффекты нелинейности, флуктуационные эффекты и шумы.
Использование электрофизических эффектов производится на основе определения способа проявления дефекта или дефектообразующего фактора в виде конкретного физического процесса и возможности наблюдения за этим процессом внешними средствами. Эта возможность обусловливается силой проявления эффекта и разрешающей способностью применяемых измерительных средств.
Методы диагностирования электрооборудования
Мониторинг и диагностика ВЛ
1.3.1 Общие сведения
Надежность обеспечения электроэнергией, то есть электроснабжения большого количества распределенных по всей стране потребителей энергией, в основном определяется состоянием ВЛ. По этой причине вопросам мониторинга и диагностики ВЛ уделяется пристальное внимание, особенно в последнее время, когда уровень технологии обеспечил надежную связь многочисленных датчиков и устройств, обменивающихся цифровыми данными.
Мониторинг в приложении к технике - ϶ᴛᴏ реализованный с помощью цифрового оборудования процесс дискретного автоматического сбора, передачи, хранения и анализа мгновенных данных о параметрах, изменяющихся во времени и характеризующих состояние объекта управления и/или контроля. Дискретность или частота сбора информации о параметрах определяется видом и состоянием объекта. В процессе мониторинга дискретность может изменяться, в случае если это предусмотрено алгоритмом работы. Мониторинг осуществляется на работающем объекте под напряжением. Объектом контроля в данном случае является ВЛ.
Задачи мониторинга:
Обеспечение подразделений, принимающих решение, достоверной оперативной информацией;
Информирование о нештатных ситуациях на ВЛ (обледенение, обрыв проводов, возникновение КЗ);
Оценка текущего технического состояния объекта;
Мгновенное обнаружение неисправностей и указание точного места их расположения (к примеру, номер опоры);
Решение других информационных и аналитических задач (характер нагрузки, симметрия фаз и пр.).
Из решаемых задач видно, что мониторинг является составной частью автоматизированной системы управления объектом, в которой окончательное решение принимает человек.
Все виды осмотров (пешие, конные, на автомобилях, вертолетах, самолетах, из космоса) по решаемым задачам являются не компьютерной эпизодической формой мониторинга. Осмотры останутся незаменимыми для решения многих задач, к примеру, определение состояния фундаментов опор и оттяжек, проверка качества заземлений, диагностика состояния опор, качества соединения проводов и тросов и т.д. То есть до тех пор, пока не появятся дешевые надежные датчики, учитывающие изменение параметров, необходимых для решения перечисленных задач.
Техническая диагностика - ϶ᴛᴏ оценка технического состояния объекта͵ начинающаяся с определения места и характера имеющихся проблемных элементов и заканчивающаяся переходом объекта в неработоспособное состояние. Диагностика осуществляется на базе использования современных методов и средств и решает задачу обеспечения безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта͵ а также сокращения затрат на его техническое обслуживание и уменьшения потерь от простоев в результате отказов.
Диагностическое обследование выполняется на отключенном оборудовании . При помощи систем диагностического мониторинга решается задача эффективного управления эксплуатацией и ремонтом оборудования.
Трудно найти физическое явление или процесс, которые не использовались бы для целей диагностики. Рассмотрим некоторые из них, нашедшие широкое применение в электроэнергетике.
Физико-химические методы . Энергетическое воздействие на изоляцию электрических устройств приводит к ее изменениям на молекулярном уровне. Это происходит вне зависимости от типа изоляции и завершается химическими реакциями с образованием новых химических соединений, причем под действием электромагнитного поля, температуры, вибрации одновременно идут процессы разложения и синтеза. Анализируя количество и состав появляющихся новых химических соединений можно делать выводы о состоянии всех элементов изоляции. Наиболее просто это сделать с жидкой углеводородной изоляцией, каковой являются минеральные масла, так как все или почти все образовавшиеся новые химические соединения остаются в замкнутом объёме.
Преимуществом физико-химических методов диагностического контроля является их высокая точность и независимость от электрических, магнитных и электромагнитных полей и от других энергетических воздействий, так как все исследования проводятся в физико-химических лабораториях. Недостатками этих методов является относительная дороговизна, и запаздывание от текущего времени, то есть неоперативный контроль.
Метод хроматографического контроля маслонаполненного оборудования. Этот метод основан на хроматографическом анализе различных газов, выделяющихся из масла и изоляции при дефектах внутри маслонаполненного электрооборудования. Алгоритмы определения дефектов, на ранней стадии их возникновения, основанные на анализе состава и концентрации газов, являются распространенными, хорошо проработанными для диагностики маслонаполненного электрооборудования и описаны в .
Оценка состояния маслонаполненного оборудования осуществляется на базе контроля:
Предельных концентраций газов;
Скорости нарастания концентраций газов;
Отношений концентраций газов.
Метод контроля диэлектрических характеристик изоляции.
Метод основан на измерении диэлектрических характеристик, к которым относятся токи утечки, величины емкости, тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ
) и др.
Размещено на реф.рф
Абсолютные значения tgd, измеренные при напряжениях, близких к рабочему, а также его приращения при изменении испытательного напряжения, частоты и температуры, характеризуют качество и степень старения изоляции.
Для измерения tgd и емкости изоляции используются мосты переменного тока (мосты Шеринга). Метод используется для контроля высоковольтных измерительных трансформаторов и конденсаторов связи.
Метод инфракрасной термографии. Потери электрической энергии на нагрев элементов и узлов электрооборудования в процессе эксплуатации зависят от их технического состояния. Измеряя инфракрасное излучение, обусловленное нагревом, можно делать выводы о техническом состоянии электрооборудования. Невидимое инфракрасное излучение с помощью тепловизоров преобразуется в видимый человеком сигнал. Данный метод дистанционный, чувствительный, позволяющий регистрировать изменения температуры в доли градуса. По этой причине его показания сильно подвержены влияющим факторам, к примеру, отражающей способности объекта измерения, температуре и состоянию окружающей среды, так как запыленность и влажность поглощают инфракрасное излучение, и др.
Оценка технического состояния элементов и узлов электрооборудования под нагрузкой производится либо сопоставлением температуры однотипных элементов и узлов (их излучение должно быть примерно одинаковым), либо по превышению допустимой температуры для данного элемента или узла. В последнем случае тепловизоры должны иметь встроенное оборудование для коррекции влияния температуры и параметров окружающей среды на результат измерения.
Метод вибродиагностики. Для контроля над техническим состоянием механических узлов электрооборудования используют связь параметров объекта (его массы и жесткости конструкции) со спектром частот собственной и вынужденной вибрации. Всякое изменение параметров объекта в процессе эксплуатации, в частности жесткости конструкции вследствие ее усталости и старения, вызывает изменение спектра. Чувствительность метода увеличивается с ростом информативных частот. Оценка состояния по смещению низкочастотных составляющих спектра менее эффективна.
Методы контроля частичных разрядов в изоляции. Процессы возникновения и развития дефектов изоляторов ВЛ, независимо от их материала, сопровождаются появлением электрических или частичных разрядов, которые, в свою очередь, порождают электромагнитные (в радио и оптическом диапазонах) и звуковые волны. Интенсивность проявления разрядов зависит от температуры и влажности атмосферного воздуха и связана с наличием атмосферных осадков. Такая зависимость получаемой диагностической информации от атмосферных условий требует совмещать процедуру диагностирования интенсивности разрядов в подвесной изоляции ЛЭП с крайне важно стью обязательного контроля температуры и влажности окружающей среды.
Для контроля широко применяются все виды и диапазоны излучения. Метод акустической эмиссии работает в звуковом диапазоне. Известен метод контроля оптического излучения ПР с помощью электронно-оптического дефектоскопа. Он основан на регистрации пространственно временного распределения яркости свечения и определении по ее характеру дефектных изоляторов. Для этих же целей с разной эффективностью применяют радиотехнический и ультразвуковой методы, а также метод контроля ультрафиолетового излучения с помощью электронно-оптического дефектоскопа ʼʼФилинʼʼ.
Метод ультразвукового зондирования. Скорость распространения ультразвука в облучаемом объекте зависит от его состояния (наличия дефектов, трещин, коррозии). Это свойство используется для диагностики состояния бетона, древесины и металла, которые широко применяются в энергохозяйстве, к примеру, в качестве материала опор.
Методы диагностирования электрооборудования - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Методы диагностирования электрооборудования" 2017, 2018.
