Методы диагностирования электрооборудования

Техническая диагностика и методы технического диагностирования

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. Назначение технической диагностики в обшей системе технического обслуживания – снижение объема затрат на стадии эксплуатации за счет проведения целевого ремонта.

Техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объекта. Оно подразделяется на тестовое, функциональное и экспресс-диагностирование.

Периодическое и плановое техническое диагностирование позволяет:

выполнять входной контроль агрегатов и запасных узлов при их покупке;

свести к минимуму внезапные внеплановые остановки технического оборудования;

управлять старением оборудования.

Комплексное диагностирование технического состояния оборудования дает возможность решать следующие задачи:

проводить ремонт по фактическому состоянию;

увеличить среднее время между ремонтами;

уменьшить расход деталей в процессе эксплуатации различного оборудования;

уменьшить объем запасных частей;

сократить продолжительность ремонтов;

повысить качество ремонта и устранить вторичные поломки;

продлить ресурс работающего оборудования на строгой научной основе;

повысить безопасность эксплуатации энергетического оборудования:

уменьшить потребление ТЭР.

Тестовое техническое диагностирование – это диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия (например, определение степени износа изоляции электрических машин по изменению тангенса угла диэлектрических потерь при подаче напряжения па обмотку двигателя от моста переменного тока).

Функциональное техническое диагностирование – это диагностирование, при котором измеряются и анализируются параметры объекта при его функционировании но прямому назначению или в специальном режиме, например определение технического состояния подшипников качения по изменению вибрации во время работы электрических машин.

Экспресс-диагностирование – это диагностирование по ограниченному количеству параметров за заранее установленное время.

Объект технического диагностирования – изделие или его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).

Техническое состояние – это состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями диагностических параметров, установленных технической документацией на объект.

Средства технического диагностирования – аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).

Встроенные средства технического диагностирования – это средства диагностирования, являющиеся составной частью объекта (например, газовые реле в трансформаторах на напряжение 100 кВ).

Внешние устройства технического диагностирования – это устройства диагностирования, выполненные конструктивно отдельно от объекта (например, система виброконтроля на нефтеперекачивающих насосах).

Система технического диагностирования – совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования по правилам, установленным технической документацией.

Технический диагноз – результат диагностирования.

Прогнозирование технического состояния это определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени, в течение которого сохранится работоспособное (неработоспособное) состояние объекта.

Алгоритм технического диагностирования – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования.

Диагностическая модель – формальное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. Диагностическая модель может быть представлена в виде совокупности графиков, таблиц или эталонов в диагностическом пространстве.

Существуют различные методы технического диагностирования:

Визуально-оптический метод реализуется с помощью лупы, эндоскопа, штангенциркуля и других простейших приспособлений. Этим методом пользуются, как правило, постоянно, проводя внешние осмотры оборудования при подготовки его к работе или в процессе технических осмотров.

Виброакустический метод реализуется с помощью различных приборов для измерения вибрации. Вибрация оценивается по виброперемещению, виброскорости или виброускорению. Оценка технического состояния этим методом осуществляется по общему уровню вибрации в диапазоне частот 10 – 1000 Гц или по частотному анализу в диапазоне 0 – 20000 Гц.

Взаимосвязь параметров вибрации

Тепловизиониый (термографический) метод реализуется с помощью пирометров и тепловизоров. Пирометрами измеряется температура бесконтактным способом в каждой конкретной точке, т.е. для получения информации о температурном ноле необходимо этим прибором сканировать объект. Тепловизоры позволяют определять температурное поле в определенной части поверхности диагностируемого объекта, что повышает эффективность выявления зарождающихся дефектов.

Метод акустической эмиссии основан на регистрации высокочастотных сигналов в металлах и керамике при возникновении микротрещин. Частота акустического сигнала изменяется в диапазоне 5 – 600 кГц. Сигнал возникает в момент образования микротрещин. По окончании развития трещины он исчезает. Вследствие этого при использовании данного метода применяют различные способы нагружения объектов в процессе диагностирования.

Магнитный метод используется для выявления дефектов: микротрещин, коррозии и обрывов стальных проволок в канатах, концентрации напряжения в металлоконструкциях. Концентрация напряжения выявляется с помощью специальных приборов, в основе работы которых лежат принципы Баркгаузсна и Виллари.

Метод частичных разрядов применяется для выявления дефектов в изоляции высоковольтного оборудования (трансформаторы, электрические машины). Физические основы частичных разрядов состоят в том, что в изоляции электрооборудования образуются локальные заряды различной полярности. При разнополярных зарядах возникает искра (разряд). Частота этих разрядов изменяется в диапазоне 5 – 600 кГц, они имеют различную мощность и длительность.

Существуют различные методы регистрации частичных разрядов:

метод потенциалов (зонд частичных разрядов Lemke-5);

акустический (применяются высокочастотные датчики);

электромагнитный (зонд частичных разрядов);

Для выявления дефектов в изоляции станционных синхронных генераторов с водородным охлаждением и дефектов в трансформаторах на напряжение 3 – 330 кВ применяется хромотографический анализ газов . При возникновении различных дефектов в трансформаторах в масле выделяются различные газы: метан, ацетилен, водород и т.д. Доля этих растворенных в масле газов чрезвычайно мала, но тем не менее имеются приборы (хромотографы), с помощью которых указанные газы выявляются в трансформаторном масле и определяется степень развития тех или других дефектов.

Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции в высоковольтном электрооборудовании (трансформаторы, кабели, электрические машины) применяется специальный прибор – мост переменного тока. Этот параметр измеряется при подаче напряжения от номинального до 1,25 номинального. При хорошем техническом состоянии изоляции тангенс угла диэлектрических потерь не должен изменяться в этом диапазоне напряжения.

Графики изменения тангенса угла диэлектрических потерь: 1 – неудовлетворительное; 2 – удовлетворительное; 3 – хорошее техническое состояние изоляции

Кроме того, для технического диагностирования валов электрических машин, корпусов трансформаторов могут использоваться следующие методы: ультразвуковой, ультразвуковая толщинометрия, радиографический, капиллярный (цветной), вихретоковый, механические испытания (твердометрия, растяжение, изгиб), рентгенографическая дефектоскопия, металлографический анализ.

Методы диагностики электротехнического оборудования

Диагностика электрооборудования это комплекс средств и методов призванных определить техническое состояние и найти неисправности. После устранения неисправностей проводится контрольные испытания в электротехнической лаборатории. Диагностика электрооборудования позволяет, используя современные приборы определять состояние оборудования, не прибегая к его глубокой разборке. Благодаря своевременному диагностированию можно контролировать степень надежности электрооборудования.

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 объеме.

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 хроматографическогоконтроля 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 [52].

Читайте также:  Люминесцентные лампы: какие бывают и почему их называют энергосберегающими

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. 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. Поэтому его показания сильно подвержены влияющим факторам, например, 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 необходимостью 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 «Филин».

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, например, в качестве материала опор.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Методы диагностики электрооборудования

Традиционные методы диагностики

Методы диагностирования систем, приборов и цепей электрооборудования автомобилей на современном этапе существенно отличается от методов диагностики недалекого прошлого. До того как электронные системы начали широко применяться на автомобилях, их электрооборудование состояло из нескольких достаточно простых и независимых систем и устройств, получающих энергию непосредственно от аккумуляторной батареи.
Большинство электрических цепей обычно состояло из выключателя, управляющего электродвигателем или иным исполнительным механизмом, иногда через относительно несложное реле. Так как компоненты, составляющие электрооборудование были немногочисленны, а их работа была независимой, неисправности было несложно определить электрослесарем относительно невысокой квалификации даже на незнакомых ранее моделях автомобилей.

Простые по конструкции элементы проверялись с помощью контрольной лампы или мультиметра или других измерительных средств. Неисправности более сложных элементов, например, реле, проверялись посредством их замены на заведомо исправный элемент.
Этот метод имел свои преимущества, поскольку требовалось недорогое диагностическое оборудование для электрослесаря, который проводил диагностику, руководствуясь своими знаниями и опытом. Специалисты автосервиса обучались принципам работы и взаимодействию отдельных подсистем электрооборудования автомобиля, и могли достаточно быстро обнаружить неисправности и причины их возникновения.

Диагностика современных автомобилей

Появление электронных систем впрыска и зажигания в конце 70-х годов прошлого столетия привело к необходимости пересмотра традиционной методики диагностики по трем основным причинам:

    при традиционном подходе электронный блок управления (ЭБУ) отключается от остальных элементов, которые затем проверяются по отдельности. Если в этих элементах дефектов не обнаруживалось, неисправным (зачастую необоснованно) признавался ЭБУ.
    Для потребителя это оборачивалось увеличением сроков ремонта, неоправданной заменой дорогостоящих электронных блоков, значительным увеличением стоимости ремонта;

взаимосвязь множества датчиков и ЭБУ делает невозможным для специалиста автосервиса держать в памяти полную картину взаимодействия всех элементов системы. Автозаводы снабжают службы сервиса ремонтной документацией в виде блок-схем и диагностических таблиц (часто на СD-RОМ) для облегчения поиска неисправностей, но даже и в атом случае разобраться с работой электронной системы автомобиля в целом затруднительно, особенно если обслуживаются автомобили разных производителей.
Специалист должен иметь оперативный доступ к технической документации, чтобы быстро разобраться, локализовать и устранить неисправность, а также алгоритм поиска причины неисправности;

  • электропроводка старых автомобилей обычно была связана с сигналами 2-х уровней: «масса» или «+» аккумулятора. В современных автомобилях по жгутам передаются сложные двоичные и аналоговые сигналы между датчиками, ЭБУ, исполнительными механизмами и т. д. Традиционные контрольная лампа и мультиметр в этом случае практически бесполезны и могут даже нанести повреждение электронным цепям.
  • 

    Быстрое распространение в 80-х годах более сложных электронных систем управления двигателем создало потребность в новых методиках диагностики, новом диагностическом оборудовании, значительном объеме сервисной информации. Большое количество различных типов ЭБУ приводит к потребности обеспечить быстрый доступ к технической информации по каждой конкретной модели автомобиля.

    Для удовлетворения этих потребностей были разработаны новые диагностические средства: бортовые (устанавливаемые непосредственно на автомобиле, являющиеся частью ЭБУ) и внешние (внебортовые). Условно их можно подразделить на три категории:

      стационарные (стендовые) диагностические системы. Они не подключаются к бортовому ЭБУ и, таким образом, независимы от бортовой диагностической системы автомобиля. Эти устройства обычно диагностируют системы впрыска – зажигания, их часто называют мотор-тестерами. По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные возможности стационарных систем, поскольку возникла необходимость диагностировать не только управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т. д.;

    бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами. Программное обеспечение ЭБУ содержит процедуры, которые записывают в память регистратора коды неисправностей. При обнаружении неисправности ЭБУ включает и выключает в определенной последовательности световой индикатор на приборном щитке. Световой сигнал можно расшифровать по справочным таблицам кодов неисправностей;

    Читайте также:  Какую настольную лампу выбрать для школьника?

  • бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное диагностическое устройство. Портативный диагностический тестер (сканер) подключается через специальный разъем на автомобиле к конкретному ЭБУ или всей электронной системе. Контролируемые параметры и коды неисправностей считываются непосредственно с ЭБУ и интерпретируются специалистами сервиса по специальным справочным таблицам или непосредственно с монитора сканера.
  • Выбор параметров и разработка методов диагностирования электрооборудования

    При разработке методов диагностирования электрооборудования важной и сравнительно сложной задачей является определение оптимального набора параметров, используемых при диагностировании и характеризующих техническое состояние контролируемого объекта. Параметры, величины которых целесообразно измерять при диагностировании электрооборудования, характеризуются номинальными значениями и полем допусков, зависимостями номинальных значений от внешней среды (например, токов утечки изоляции от степени ее увлажнения), закономерностями изменения в зависимости от времени эксплуатации или наработки, требуемой точностью измерений и др. В электрических машинах и аппаратах значительное число параметров можно измерить непосредственно (напряжение, частоту и др.). Для измерения остальных параметров применяют преобразователи. Для выбора применяемых при диагностировании параметров, характеризующих техническое состояние узлов и деталей электрической машины или аппарата, их можно классифицировать следующим образом:

    • параметры, выраженные электрическими величинами и позволяющие измерять их значения непосредственно (напряжение и сила переменного или постоянного токов, частота, длительности и амплитуды импульсов, индуктивности, емкости, сопротивления и др.);
    • параметры, выраженные электрическими величинами и требующие для своего измерения дополнительного преобразования (большие или малые токи и напряжения, модуляция и др.);
    • параметры, измеряемые косвенным путем;
    • параметры, выраженные не электрическими величинами и требующие для своего измерения первичного преобразования (температура перемещения и др.);
    • параметры, оценка которых проводится визуально (наличие следов перегрева или нагара на контактных поверхностях, наличие раковин на поверхности коллектора или контактных колец и др.).

    По информативности параметры можно условно разделить на две группы: обобщенные и локальные. Обобщенный параметр несет большое количество информации и характеризует состояние нескольких или одного узла, нескольких деталей, а локальный — только одной детали (элемента).

    Для оценки технического состояния электрической машины или аппарата можно измерить многие десятки параметров, однако такое измерение требует наличия большого числа приборов и больших затрат времени, что может свести эффективность применения диагностирования до минимума и даже привести к убыткам. Поэтому из совокупности параметров выбирают оптимальное их число и сочетание, обеспечивающее требуемую достоверность результатов диагноза при минимальных затратах. Часто приходится исключать из диагностического ряда параметры, несущие большой объем информации, но имеющие высокую стоимость измерения. Следовательно, выбор диагностических параметров для данной электрической машины или аппарата сводят к решению задачи оптимизации набора этих параметров. В табл. 1 приведены основные параметры, характеризующие техническое состояние электродвигателей.

    При выборе диагностических параметров руководствуются следующими основными положениями. Каждому значению проверяемого параметра узла или детали электрооборудования (например, провалу контактов магнитных пускателей) должно соответствовать только одно значение диагностического параметра (требование однозначности). Диагностический параметр должен относительно легко измеряться по возможности простыми средствами (требование доступности и удобства измерения). Диагностический параметр должен иметь как можно больший диапазон измерения при изменении контролируемого параметра узла или детали в процессе работы электрооборудования, что позволяет повысить точность измерения и достоверность диагностирования (требование широты области изменения).

    При выборе номенклатуры диагностических параметров обычно проводят анализ всех параметров, характеризующих техническое состояние электрической машины или аппарата, выраженных физическими величинами, которые можно измерить. В первую очередь анализируют параметры, которые можно измерить непосредственно, не прибегая к преобразованиям. Особое внимание обращается на отсутствие обратной связи между параметрами и состоянием контролируемого узла или детали. Если параметр оказывает влияние на процесс работы или техническое состояние диагностируемого узла или детали, то он не может служить диагностическим и из дальнейшего рассмотрения исключается.

    При анализе диагностических параметров предпочтение отдается параметрам, имеющим прямую функциональную связь с техническим состоянием диагностируемого узла или детали и обладающим большой информативностью. Кроме потенциала информативности для каждого диагностического параметра определяют приборы, которыми его можно измерить, а также трудоемкость и стоимость измерения. В общем случае применение параметра в качестве диагностического целесообразно, если соблюдается условие, при котором затраты Здi на определение технического состояния элемента с помощью диагностического параметра меньше или равны затратам 3ni на определение технического состояния этого же элемента путем «прямого» измерения параметров после разборки электрической машины или аппарата, т. е. когда

    где Зn — затраты на измерение параметров элемента после разборки электрической машины или аппарата, р.; Зр — затраты на разборочно-сборочные работы для определения технического состояния электрической машины или аппарата, р.; q — вероятность отказа электрической машины или аппарата вследствие отказа данного элемента.

    В уравнении 2-й член правой части выражает часть затрат на разборку и сборку электрической машины или аппарата, приходящихся на определение технического состояния данного элемента.

    При выборе диагностических параметров в 1-ю очередь отклоняются параметры, не удовлетворяющие условию, а также малоэффективные и имеющие большую стоимость измерения. При определении стоимости диагностирования учитывают затраты времени на диагностирование, разряд и тарифные ставки диагностов, амортизационные отчисления на приборы, затраты на электроэнергию и другие расходы.

    После определения диагностических параметров следующим этапом работ является выбор и разработка методов и средств для диагностирования, после чего можно уточнить стоимость диагностирования и окончательно установить номенклатуру диагностических параметров. В связи с тем, что для определения технического состояния деталей и узлов электрооборудования разработано и использовано на практике определенное число методов, вначале из них выбирают методы, отвечающие требованиям диагностирования электрооборудования без разборки и обеспечивающие измерение диагностических параметров. Поскольку известными методами обычно нельзя измерять все требуемые диагностические параметры, часто возникает необходимость разработки новых методов, вызванная следующими причинами:

    • неприспособленностью конструкции электрооборудования к диагностированию;
    • невозможностью из-за конструктивных особенностей электрооборудования использования отдельных параметров, несущих большой объем информации и обеспечивающих высокую достоверность результатов, в качестве диагностических;
    • трудностью применения для диагностирования некоторых методов, разработанных для определения технического состояния деталей и узлов электрооборудования после разборки;
    • целесообразностью использования при диагностировании определенного сочетания двух и более параметров.

    Диагностирование применяется в практике эксплуатации сравнительно недавно, поэтому ранее при разработке конструкций электрооборудования не учитывались требования его приспособленности к диагностированию. К сожалению, при разработке нового электрооборудования конструкторы, стараясь герметизировать основные узлы электрических машин и аппаратов, упускают из виду требования обеспечения к ним достаточного доступа во время эксплуатации. Это в большой степени затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможным применение при диагностировании ряда параметров, обладающих большой информативностью и обеспечивающих высокую точность результатов при незначительных затратах. Например, конструкцией электрооборудования не предусматриваются места установки датчиков для измерения таких обобщенных диагностических параметров, как вибрация, не предусматриваются встроенные датчики для контроля технического состояния основных узлов. Установка встроенных датчиков для контроля технического состояния особенно себя оправдывает в ответственном электрооборудовании, доступ к которому невозможен или затруднен (погружные электродвигатели и др.). Большой информативностью о техническом состоянии узла подшипников вращающихся электрических машин обладает величина зазора между телами качения п беговыми дорожками, однако этот параметр легко можно было измерить только при разобранной машине.

    Довольно часто эффективные методы определения технического состояния деталей и узлов разобранного электрооборудования невозможно применить для безразборного диагностирования. Поэтому для упрощения и снижения затрат на диагностирование в ряде случаев разрабатываются новые методы или приспосабливаются известные эффективные методы к условиям безразборного диагностирования. Примером может служить применение метода определения технического состояния межвитковой изоляции обмотки статора асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, пригодного для применения при вынутом из расточки статора роторе, для диагностирования собранных электродвигателей. С этой целью потребовалось дополнительно разработать способ, позволяющий исключить получение при диагностировании недостоверных результатов, обусловленных магнитной асимметрией, вносимой короткозамкнутой обмоткой ротора в магнитные цепи фаз электродвигателя.

    Читайте также:  Как выбрать электрокосу?

    Кроме того, часто для определения остаточного ресурса элементов и узлов электрооборудования требуется разрабатывать методы диагностирования, основанные па применении нескольких характеристик одного диагностического параметра или определенного сочетания двух или нескольких параметров, что дает большой объем информации, одновременно снижая трудоемкость и упрощая обработку данных диагностирования. Например, при диагностировании корпусной и межфазной изоляции определяют четыре характеристики диагностического параметра тока утечки при приложении напряжения постоянного тока. С этой целью при измерении токов утечки фиксируют колебания или броски тока (характеризуют наличие трещин, булавочных отверстий и пустот в изоляции), абсолютное значение тока утечки (характеризует наличие повреждений, загрязнение или увлажнение изоляции), относительное приращение токов утечки при увеличении напряжения на определенное значение (позволяет в качестве вспомогательного критерия распознать причину больших токов утечки — наличие трещин, повреждений или загрязнения, увлажнения изоляции), а также несимметрию токов утечки обмоток фаз (указывает на наличие местных дефектов в изоляции фазы).

    Исходя из вышеизложенного, общие требования к разработке или выбору методов диагностирования следующие:

    • должны быть простыми и не требовать для своей реализации применения или разработки сложных и дорогостоящих диагностических средств;
    • должны обеспечивать требуемую достоверность результатов диагностирования;
    • при проведении измерении не требовать режимов работы электрооборудования, которые трудно осуществить на практике;
    • по сравнению с другими методами и способами обеспечивать сокращение времени и затрат средств на диагностирование.

    При разработке методов в 1-ю очередь стремятся для упрощения процесса измерения и повышения эффективности диагностирования использовать детали и узлы электрооборудования в качестве датчиков или средств перемещения одних деталей относительно других. Например, обмотку катушки магнитного пускателя можно использовать для измерения перемещения контактов при диагностировании контактной системы, а обмотки и магнитопровод электродвигателя — в качестве электромагнита, перемещающего ротор в радиальных направлениях параллельно расточке статора, при измерении зазоров в подшипниках.

    Разработка методов обычно ведется на основании статистических данных о режимах работы, функциональных зависимостей величин параметров от времени работы электрооборудования, а также данных теоретических и экспериментальных исследований.

    Современные методы и приборы для диагностики изоляции электрооборудования. Ультрафиолетовый метод неразрушающего контроля

    Автор: М.А. Вихров (ООО «ПАНАТЕСТ»).

    Опубликовано в журнале Химическая техника №12/2015

    Проблема оценки технического состояния и надежности опорно-стрежневой и подвесной изоляции актуальна и востребована практикой, что подтверждается ежедневным опытом и статистикой эксплуатации различных типов изоляторов как на энергетических предприятиях, так и на объектах железных дорог.

    В настоящее время существуют различные виды технической диагностики изоляторов: контактные (измерение напряжения по изоляторам измерительной штангой) и бесконтактные дистанционные (акустический, ультрафиолетовый – УФ, тепловой – ИК). УФ и ИК методы, в отличие от акустического метода, позволяют не только определить направление поиска дефекта, но так же точно визуализировать его место и количественно измерить интенсивность излучения в УФ, либо ИК спектре для оценки степени опасности выявленного дефекта.

    Впервые тепловой метод неразрушающего контроля был включен в РД 34.45-51.300–97 [1] в 1997 г. В этой редакции РД (см. п. 30.6.4, стр. 177) был также рекомендован контроль изоляторов с использованием тепловизоров и электронно-оптического дефектоскопа «ФИЛИН». Однако в редакции РД с изменениями и дополнениями [2] пункт 30.6.4 был исключен. Пункт 30.6.3 изложен в редакции, не предусматривающей испытания стеклянных подвесных изоляторов воздушных линий, изоляторов всех типов для подвески грозозащитного троса и полимерных изоляторов. Предлагается осуществлять контроль внешним осмотром.

    Однако внешний осмотр изоляции не всегда может предотвратить аварию, поскольку процесс разрушения изоляционных свойств имеет временной интервал.

    Рис. 1. Развитие процесса перекрытия полимерного изолятора

    В качестве примера на рис. 1 приведен процесс перекрытия полимерного изолятора, где развитие аварии фиксируется изначально в ультрафиолетом спектре, затем в ИК (тепловом) и только заключительная часть (пробой) видна невооруженным глазом.

    Тепловой контроль также способен выявлять дефекты изоляторов, однако необходимо принимать во внимание условия окружающей среды, при которых осуществляется диагностика. Так, в сухую погоду тепловизор может не выявить дефект изолятора, поскольку только при повышенной влажности возникают условия (повышенный ток утечки), изменяющий тепловое состояние объекта, которое и фиксируется прибором.

    Рис. 2. Дефект керамического изолятора, выявленный с помощью тепловизора (а) и ультрафиолетового дефектоскопа в лабораторных условиях (б)

    На рис. 2 приведен классический пример дефекта керамического изолятора (продольная трещина), зафиксированный с использованием тепловизора и ультрафиолетового дефектоскопа (испытания в высоковольтной лаборатории).

    Было бы неправильно говорить о преимуществах теплового метода контроля перед ультрафиолетовым или наоборот, поскольку объективную картину технического состояния можно получить только по результатам комплексного контроля в обоих спектрах (УФ + ИК).

    Достоверность результатов диагностики изоляторов, подтверждена многолетним опытом применения УФ дефектоскопов в ОАО «РЖД» России. Например, по результатам эксплуатационных испытаний ультрафиолетовых камер, проведенных в 2005–2006 гг. в ОАО «РЖД» достоверность результатов составила 96%. Дефектные изоляторы, выявленные УФ-камерой при объезде (камера установлена на вагоне испытаний контактной сети) и при работе с камерой в пешем порядке (обход – камера в руках оператора), проверяли измерительной штангой.

    Рис. 3. Результаты эксплуатационных испытаний УФ-камер

    На рис. 3 показаны результаты этих испытаний [3]. В настоящее время все электрифицированные (27,5 кВ переменного тока) железные дороги России используют в составе вагонов-лабораторий контактной сети ультрафиолетовые камеры для диагностики подвесной изоляции контактной сети и тепловизоры для оценки теплового состояния контактных соединений. По данным Дорожной электротехнической лаборатории Горьковской дороги с 2007 по 2011 гг. число перекрытий изоляции контактной сети было снижено примерно в 2 – 2,5 раза [4] (рис. 4). Так как после выявления дефектов изоляцию заменяли, число обнаруженных неисправных изоляторов постоянно снижалось.

    Рис. 4 Динамика повреждаемости изоляторов контактной сети железной дороги

    Анализ повреждаемости по видам и типам изоляторов показал, что основная часть повреждений приходится на подвесную фарфоровую (более 50%) и подвесную стеклянную (20–25%) изоляцию.

    Рис. 5. Дефектоскопы: а – камера «DayCor» , 2004 г. (снаряженная масса

    7 кг); б – камера «CoroCAM 504», 2011 г. (масса 2,3 кг); в – камера «CoroCAM 6D», 2014 г. (масса 1,9 кг); г – прибор MultiCАM («CoroCAM8»), работающий в трех спектрах (ИК + УФ + Видео), 2015 г.

    За последние годы на мировом рынке приборов неразрушающего контроля появились новейшие мобильные двухи трехспектральные дефектоскопы «CoroCAM» и «MultiCAM» производства компании CSIR-UVIRCO (ЮАР). Их основное отличие от камер более раннего поколения типа «DayCor» производства компании OFI L (Израиль) заключается в повышенной чувствительности, увеличенных углах поля зрения, наличии современных цифровых интерфейсов. Малая масса и эргономичность приборов «CoroCAM» и «MultiCAM», позволяет оператору комфортно работать в течение рабочего дня.

    Мировой производитель CSIR-UVIRCO (ЮАР) предлагает приборы, работающие не только в ультрафиолетовом спектре, но и прибор MultiCАM («CoroCAM8»), работающий в трех спектрах (ИК+УФ+Видео).

    Ультрафиолетовые дефектоскопы «CoroCAM» и «Multi-CAM» внесены в реестр средств измерений РФ. Многолетний опыт применения тепловизоров и ультрафиолетовых дефектоскопов, накопленный специалистами ООО «ПАНАТЕСТ», показал их высокую эффективность для контроля электрооборудования, воздушных линий электропередач [5], при диагностике вращающихся машин (генераторы, электродвигатели).

    Ссылка на основную публикацию