Тестовое и функциональное диагностирование

Тестовое и функциональное диагностирование

 

Особенности решения задач диагностирования определяются, в первую очередь, особенностями объектов. В технической диагностике принято выделять два класса объектов: дискретные и аналоговые.

Для дискретных объектов одной из основных задач технической диагностики была и остается задача построения тестов.

Для первого периода развития технической диагностики дискретных объектов характерным было стремление получать оптимальные или оптимизированные решения (в частности, минимальные по длине тесты) на основе представления комбинационных объектов таблицами функций неисправностей, а последовательностных объектов – таблицами переходов – выходов. Основной моделью дефектов был класс константных неисправностей, а основными методами построения тестов – методы перебора вариантов (методы получения покрытий, методы теории экспериментов над автоматами).

Для второго периода развития характерны отказ от указанных «рафинированных» постановок задач построения тестов, переход к структурным и структурно-аналитическим моделям дискретных объектов и к новым методам обработки этих моделей, отказ от оптимизации тестов. К этому же периоду относится развитие вероятностных методов построения тестов. Все это было вызвано главным образом увеличением размерности практических задач.

Третий период развития связан с появлением больших и сверхбольших интегральных схем, микропроцессорных наборов и других изделий высокого уровня интеграции. Высокая размеренность задач привела к необходимости функционального представления дискретных объектов на макроуровне, рассмотрения функциональных неисправностей взамен константных, широкого применения вероятностного подхода к построению тестов и т.п.

Указанная динамика развития методов построения тестов сопровождалась соответствующим развитием машинных средств построения тестов и диагностического моделирования дискретных объектов. Сначала преобладал детерминированный подход к построению тестов при вентильном представлении структур объектов. Ускорению процедур построения тестов способствовало применение вероятностного подхода с сохранением машинного моделирования с целью оценки эффективности получаемых тестов. Современные машинные системы сочетают, как правило, оба подхода – детерминированный и вероятностный. Интерес к детерминированному построению тестов сохраняется до настоящего времени. Применение мощных быстродействующих вычислительных машин позволило существенно поднять «потолок» размеренности решаемых задач построения тестов и диагностического моделирования. Дальнейших успехов в этом направлении позволяют достичь проблемно-ориентированные многопроцессорные вычислительные системы, специализированные на решение задач диагностического обеспечения сложных дискретных объектов.

Существенно более широкое, чем в дискретной технике, многообразие физических принципов реализации аналоговых объектов затрудняет разработку общих теоретических и методических подходов к диагностированию технического состояния объектов этого класса. В качестве широко применяемых диагностических моделей аналоговых объектов можно назвать их логические модели и графы причинно-следственных связей. Эти модели пригодны в тех случаях, когда возможна организация диагностирования на принципах допускового контроля параметров объекта. Электрические цепи как объекты диагностирования могут быть представлены моделями, разработанными в рамках общей электротехники, а для анализа этих моделей, с целью построения алгоритмов диагностирования, привлекаются известные методы расчёта таких цепей.

 

Параметры диагностирования

 

Для определения работоспособности изделия, поиска дефектов и прогнозирования состояния оборудования необходимо измерять диагностические параметры. Измеряемые диагностические параметры выбирают из множества принципиально возможных параметров некоторого ограниченного количества для исследования информативности признаков, сформированных на этих параметрах. Основу логической процедуры диагноза составляет совокупность физических величин, при измерении которых определяются структурные параметры диагностирования объектов. С усложнением современного оборудования и повышением требований к его надежности увеличивается число контролируемых структурных параметров и необходимых измерительных средств.

Наибольший практический интерес представляют параметры назначения и надежности объектов, находящиеся в функциональной зависимости от измеряемых физических величин. Например, обнаружение дефекта в виде трещины и определение его параметров может быть выполнено с помощью измерения магнитной проницаемости, коэрцитивной силы и магнитной индукции ферромагнитного материала (магнитные методы исследования), теплопроводности и теплоемкости материала (тепловые методы исследования), модуля упругости, плотности и удельного волнового сопротивления материала (акустические методы исследования и т.д.).

Измерение физических параметров положено в основу различных методов и средств технического диагностирования, с помощью которых анализируют и оценивают техническое состояние объекта.

Для исследования технического состояния объекта применяют все известные виды электромагнитного излучения. Широкое применение получили многочисленные акустические, звуковые и вибрационные методы исследования, а также корпускулярные излучения (нейтронов, протонов, электронов, позитронов) и электростатические поля. Многие методы и средства диагностирования электрических и электронных аппаратов основаны на измерении электрических величин.

Для диагностирования объектов используют широкую номенклатуру испытательной техники, в том числе приборы для определения твердости и упругих констант материалов, исследования воздействия климатических факторов, машины для испытания материалов на растяжение и сжатие, изгиб, удар, срез, кручение и т.д.

Перспектива развития методов и средств технического диагностирования связана с оптимальным применением для измерений известных физических явлений и эффектов, а также с изучением новых возможностей, появляющихся в связи с развитием физики. Наиболее существенными и часто встречающимися в практике технического диагностирования оборудования являются следующие виды измерений: электрометрия, измерение вибрации, шума, механических свойств, состава вещества, размеров, сил, деформаций, давления, температуры, времени, массы, влажности, расхода и уровня.

Измерение электрических и магнитных величин. Основные методы измерения электрических величин - непосредственной оценки и сравнения (дифференциальный, нулевой, замещения, противопоставления, совпадения).

В зависимости от способа получения сигналов измерительной информации средства измерения электрических величин делятся на аналоговые и цифровые. Наиболее распространены измерения напряжения постоянного и переменного тока и силы постоянного и переменного тока.

Измерительные преобразователи (ИП) предназначены для линейного преобразования основных параметров электрических сетей постоянного и переменного тока (в частности, силы постоянного тока, силы переменного тока, напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока, частоты, угла сдвига фаз и коэффициента мощности, активной и реактивной мощностей как однофазных, так и трехфазных цепей, а также сопротивления изоляции) в унифицированные сигналы: напряжения постоянного тока 0 – 10 В на нагрузке 2 кОм и выше и силу постоянного тока 0-5 мА на нагрузке до 2,5 кОм.

Электрическая цепь представляет собой соединенные источники электрической энергии и нагрузок, по которым протекает электрический ток. При определенных допущениях цепь можно рассматривать как состоящую из сосредоточенных линейных элементов – резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и т.п. Для оценки электрических свойств цепи необходимо измерять параметры ее компонентов. Параметром резистора является сопротивление, конденсатора – емкость, катушки индуктивности – индуктивность.

В зависимости от объекта измерений, требуемой точности результата, диапазона рабочих частот, допустимого напряжения на измеряемом объекте, применяют различные методы измерений. Наибольшее применение при измерении параметров линейных элементов получили метод вольтметра-амперметра, метод непосредственной оценки и мостовой метод.

Традиционно измерительные электромагнитные преобразователи подразделяются на преобразователи для измерения параметров статического магнитного поля и на преобразователи для измерения параметров переменного электромагнитного поля. Причем целый ряд преобразователей могут использоваться для измерения параметров как постоянных, так и переменных магнитных полей. Например, неподвижная катушка индуктивности может быть использована для измерений в переменных магнитных полях, а при перемещении этой катушки можно производить измерения в статических магнитных полях. Датчики Холла также могут применяться для измерения как постоянного, так и переменного магнитного поля. Фиксация изменения параметров магнитного поля может осуществляться в преобразователях четырьмя способами:

- в виде изменения параметров электрической цепи преобразователя (гальваномагнитные);

- в виде ЭДС электромагнитной индукции, наводимой в измерительной обмотке (индукционные);

- в виде изменения параметров магнитной цепи преобразователя (магнитомодуляционные);

комбинацией трех предыдущих способов (комбинированные).

К первой группе преобразователей относятся преобразователи Холла, магниторезистивные, гальваномагниторекомбинационные, магнитодиодные, магнитотриодные, на Z-элементах, в которых под действием магнитного поля происходит искривление траектории движения носителей заряда, изменение их концентрации и т. д., что проявляется в виде возникновения ЭДС Холла или изменения электрического сопротивления, и сверхпроводниковые. В сверхпроводниковых преобразователях под действием магнитного поля происходит осцилляция тока в джозефсоновском переходе, т.е. переходе между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким изолирующим слоем. Выходным сигналом этих преобразователей является изменения параметров электрического тока или напряжения.

Ко второй группе относятся индукционные пассивные преобразователи и вихретоковые преобразователи без сердечника или с сердечником, предназначенным для концентрации магнитного поля. Магнитные параметры сердечника в рабочем диапазоне изменения магнитных полей считаются постоянными. Выходным сигналом пассивных индукционных преобразователей и трансформаторных вихретоковых преобразователей является ЭДС, наведенная в измерительной обмотке, а выходным сигналом параметрических вихретоковых преобразователей является внесенное комплексное сопротивление. С точки зрения теоретической электротехники наведенная в обмотке ЭДС и внесенное комплексное сопротивление эквивалентны.

К третьей группе относятся преобразователи, работа которых основана на фиксации изменения параметров магнитной цепи преобразователя, состоящей обычно из сердечника преобразователя и внешнего участка, образованного контролируемой областью. Кроме преобразователей, у которых изменение параметров магнитной цепи происходит под воздействием внешнего магнитного поля (феррозондовые преобразователи), к этой группе относятся преобразователи, параметры магнитной цепи которых изменяются в зависимости от изменения структуры, механических свойств, геометрических параметров, механических напряжений – магнитоупругие, магнитоанизотропные и другие. Выходным сигналом обычно является ЭДС в измерительной обмотке преобразователя или ЭДС специального измерительного датчика Холла или феррозонда.

Измерение температуры. Температура – физическая величина, определяемая как параметр состояния термодинамического равновесия микроскопических систем. Температура – величина экстенсивная, т.е. измеряемая косвенным образом в результате преобразования ее в какую-либо интенсивную (непосредственно измеряемую) величину, например, электрический ток. Методы измерения температуры принято делить на две большие группы – контактные и бесконтактные, которые в свою очередь подразделяются по физическим эффектам, положенным в основу принципа их действия. Для измерения температуры применяются контактные и бесконтактные методы. Контактное измерение температуры осуществляется с помощью жидкостных и манометрических термометров, термопар, термометров сопротивления, термоиндикаторов.

Действие термоиндикаторов основано на изменении агрегатного состояния, яркости цвета свечения некоторых веществ при нагреве. С их помощью можно быстро и экономично получить информацию о тепловом режиме объекта. Преимуществом термоиндикаторов является возможность запоминания распределения температур в процессе испытаний, простота и наглядность, экономичность.

Жидкокристаллические термоиндикаторы представляют собой органические соединения, одновременно обладающие свойствами жидкости (текучесть) и твердого кристаллического тела (анизотропия, двойное лучепреломление). При изменении температуры жидкий кристалл меняет свой цвет.

Плавящиеся термоиндикаторы существуют двух типов: плавкие покрытия и термосвидетели. Покрытия выпускают в виде термокарандашей (мелков), термолаков, термотаблеток (термопорошков). Изготовляются на основе воска, стеарина, парафина или соединений серы, цинка, свинца (для высоких температур). На поверхности изделия термокарандашом наносят риску, которая плавится при достижении заданной температуры. Действие термолаков аналогично. Термосвидетели представляют собой нанизанные на тугоплавкую проволоку пластинки из металлов, плавящихся при различных температурах.

Бесконтактные методы термометрии. Действие пирометров излучения основано на фотоэлектрической, визуальной и фотографической регистрации интенсивности теплового излучения нагретых тел, пропорционального их температуре. Пирометры обычно имеют объектив для фокусировки излучения на фотодетектор, светофильтры и блок электронной обработки сигнала. При контроле температуры объектов в труднодоступных полостях применяют волоконно-оптические световоды.

Тепловизоры применяют для визуализации изображений слабо нагретых тел и оценки их температуры в отдельных точках методами сканирующей пирометрии, т.е. путем последовательного просмотра (сканирования) объекта узкоканальной оптической системой с ИК - приемником и формирования видимого изображения с помощью систем, аналогичных телевизионным.

Время как диагностический параметр. Время, равно как и частота, в последнее время все шире используется в качестве диагностического параметра в различных технических средствах диагностики (ТСД). Как физическая величина, время проявляется в моментах и интервалах, количественными оценками которых являются соответственно дата момента времени и длительность интервала времени. В качестве диагностических параметров используются как однократные моменты времени – моменты времени единичных, неповторяющихся событий, так и многократные моменты времени – моменты потока событий.

Методы измерения времени – это совокупность приемов использования принципов хронометрии, мер времени и других хронометрических средств. Мера времени – средство измерения времени, предназначенное для воспроизведения интервалов времени заданной длительности или моментов времени заданных дат. Средства измерения времени в соответствии с двумя основными видами измеряемых временных диагностических параметров – моментов времени и интервалов времени – состоят из двух основных видов – средства определения дат моментов времени и средств измерения длительности интервалов времени.

Влагометрия. Влажность материала объектов техники и окружающей среды является одним из важных диагностических показателей. Влажность – физико-химическая количественная характеристика содержания воды как активного структурного компонента материалов, масел и других исследуемых объектов (ИО), которые могут находиться в различных фазовых состояниях и при различной степени диспергирования.

Основными методами измерения влажности твердых тел и жидкостей, а также влагонаполнения полостей элементов конструкций являются химические, физические и физико-химические методы.

Многочисленные методы измерения влажности и определения влагосодержания (заполнения микрополостей) подразделяют на прямые, в основе которых лежит разделение на влагу и «полностью обезвоженный» (сухой) остаток, и косвенные, когда влажность ИО определяется по изменению параметра того или иного физического свойства, функционально связанного с влажностью.

Электрофизические методы влагометрии основаны на зависимости свойств ИО – удельной электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и др. – от количества влаги в них. Наибольшее распространение получили кондуктометрический, диэлектрический, емкостный метод и метод полной проводимости. При реализации кондуктометрического метода оценка влажности осуществляется по результатам изменения электрического сопротивления (объемного или поверхностного) или проводимости ИО на постоянном токе или токе промышленной частоты.

Диэлектрический метод измерения влажности предполагает оценку влагосодержания по диэлектрической проницаемости и тангенсу угла диэлектрических потерь влажных материалов в широком диапазоне частот – от звуковых до СВЧ.

Наиболее перспективными считаются следующие схемы емкостных влагомеров: резонансные, дифференциальные, с модуляцией параметров измерительного контура, на базе мостов с тесной индуктивной связью, двух- и многочастотные. СВЧ – методы определения отличаются высокой чувствительностью и точностью. Основные модификации этих методов: волноводный, резонаторный и метод измерений в свободном пространстве. В качестве информационного параметра используется амплитуда, фаза или угол поворота плоскости поляризации линейно-поляризованной плоской электромагнитной волны.

Среди оптических приборов для измерения влажности наибольший интерес представляют инфракрасные (ИК) фотометрические влагомеры, в основу действия которых положено измерение избирательного поглощения влагой инфракрасного излучения определенной длины волны либо отраженного поверхностью ИО, либо проходящего через вещество излучения.

Измерение параметров вибрации. Диагностирование состояния и оценка степени опасности повреждения на основе данных контроля вибрации – один из наиболее эффективных методов повышения надежности оборудования.

Выбор диагностических параметров вибрации зависит от типа исследуемого оборудования, амплитудного и частотного диапазонов измеряемых колебаний.

В низкочастотном диапазоне чаще измеряют параметры вибропереме-щения, в среднечастотном – виброскорости, а в высокочастотном – виброуско- рения. Однако такое деление является условным и часто возникает необходимость измерять виброперемещения в высокочастотном диапазоне, а виброускорения – в низкочастотном. В зависимости от спектрального состава, распределения уровней вибрации во всем диапазоне частот и во времени, а также от нормирования допустимого уровня измеряют амплитудные, средние или средние квадратические значения.

При измерении параметров вибрации используют два метода измерения: кинематический и динамический.

Кинематический метод заключается в том, что измеряют координаты точек объекта относительно вибрационной неподвижной системы координат. Измерительные преобразователи, основанные на этом методе измерения, называют преобразователями относительной вибрации.

Динамический метод основан на том, что параметры вибрации измеряют относительно искусственной неподвижной системы отсчета, в большинстве случаев инерционного элемента, связанного с объектом через упругий подвес. Такие приборы называют преобразователями абсолютной вибрации, чаще сейсмическими системами.

Принципиальная схема простейшей сейсмической системы с одной степенью свободы представлена на рисунке 1. Сейсмическая масса m соединяется с основанием измерительного преобразователя (ИП) через пружину с коэффициентом жесткости с. Для гашения собственных колебаний параллельно пружине установлен демпфер с коэффициентом сопротивления h.

Измерительные преобразователи вибрации основаны на различных физических принципах преобразования механических колебаний в электрический сигнал, их можно условно разделить на подгруппы.

Преобразователи абсолютной вибрации - генераторные, индукционные, на основе эффекта Холла, параметрические, резистивные, пьезорезистивные, индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие, емкостные, электронно-механические, вибрационно-частотные, предельно-контактные, импедансные.

Бесконтактные измерители относительной вибрации – магнитные, радиоволновые, электромагнитные, акустические, радиационные, оптические.

В бесконтактных измерителях реализуют кинематический метод измерения параметров относительной вибрации, используя оптические, радиоволновые и другие электромагнитные поля.

 

 

			Е
с	h
	m		х

 

Рисунок 1. - Принципиальная схема сейсмической системы с одной степенью свободы

 

Преобразователи абсолютной вибрации в электрический сигнал делят на два класса: генераторные, преобразующие энергию механических колебаний в электрическую; параметрические, преобразующие механические колебания в изменение параметров электрических цепей, например, индуктивности, емкости, активного сопротивления, частоты или сдвига фаз и т.д.

Для вибродиагностики машин и механизмов используют в основном пьезоэлектрические и электродинамические преобразователи, относящиеся к генераторным, а также индуктивные, вихретоковые и емкостные, относящиеся к параметрическим.

К преимуществам электродинамических вибродатчиков следует отнести широкий амплитудный диапазон, низкое выходное сопротивление и возможность передачи сигналов по длинной линии связи.

Измерение шума. Акустический шум представляет собой случайный процесс. В простейшем случае измеряют полный уровень звукового давления акустического шума. Для измерения акустического шума применяют измерительные микрофоны. Наибольшее распространение получили измерительные микрофоны конденсаторной, пьезоэлектрической и электродинамической систем. С помощью микрофонов методом свободного звукового поля измеряют шумы электрических машин и трансформаторов. При этом микрофон располагают в контрольной точке поля или в точках поля, равномерно распределенных на измерительной поверхности. Контроль звукового поля проводят путем измерения зависимости звукового давления от расстояния до акустического центра источника и сравнения измеренной зависимости с теоретической.

Основные диагностические параметры электротехнического оборудования. Диагностическими параметрами электротехнического оборудования являются:

- электрические параметры: отклонения токов и напряжений от номинальных значений (по амплитуде, частоте, фазе), появление всякого рода искажений и потерь;

- параметры тепловых процессов, сопровождающих электромагнитные процессы при нарушениях нормальных режимов и старении конструкционных материалов (температуры в пазах ротора, стержнях статора, щеточно-контактного аппарата, температуры охлаждающих и изолирующих сред и др.);

- параметры химических процессов, проходящих в охлаждающих и изолирующих средах (наличие примесей в воде, масле, газа и влаги в трансформаторном масле и изоляции);

- световые эффекты, вызванные электромагнитными эффектами (свечение высоковольтных устройств);

- шумовые параметры (вибрации и др.), сопровождающие функционирование электротехнических устройств (генераторов, двигателей, трансформаторов).

Для диагностирования высоковольтного оборудования рекомендуются бесконтактные дистанционные методы измерения (тепловизионные, оптические и т.д.).

Хроматографический анализ растворенных газов является общепризнанным в мировой практике экономически выгодным и наиболее эффективным способом предупреждения повреждений маслонаполненного электрооборудования. Контроль растворенных газов является обязательной частью большинства программ обслуживания по состоянию.

Основным электротехническим оборудованием являются генераторы, двигатели, трансформаторы, сетевое оборудование. Рассматриваемые ниже методы и средства диагностики ориентированы на это оборудование, но могут применяться и для других агрегатов и устройств, работающих на подобных принципах преобразования электрической энергии.

 

Тепловые методы диагностики

Температура является мерой внутренней энергии тел. В процессе теплообмена энергия от более нагретого тела переходит к менее нагретому до установления теплового равновесия и выравнивания их температур. Это характеризует температуру как физическую величину, определяющую направление передачи тепловой энергии.

Основной характеристикой температурного поля, являющейся индикатором дефектности, служит величина локального температурного перепада. Координаты места перепада, топология температурного поля и его величина в градусах являются функцией большого количества факторов. Эти факторы можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние факторы определяются теплофизическими свойствами контролируемого объекта и дефекта, а также их геометрическими параметрами. Эти же факторы определяют временные параметры процесса теплопередачи, в основном, процесса развития температурного перепада. Внешними факторами являются характеристики процесса теплообмена на поверхности объекта контроля и мощность источника нагрева.

Для измерения температуры применяются контактные и бесконтактные методы. Контактное измерение температуры осуществляется с помощью жидкостных и манометрических термометров, термопар, термометров сопротивления, термоиндикаторов. Бесконтактные методы теплового контроля основаны на использовании инфракрасного излучения, испускаемого всеми нагретыми телами. Инфракрасное излучение занимает широкий диапазон длин волн от 0,76 до 1000 мкм. Спектр, мощность и пространственные характеристики этого излучения зависят от температуры тела и его излучательной способности, обусловленной, в основном, его материалом и микроструктурными характеристиками излучающей поверхности. При повышении температуры мощность излучения быстро растет, а ее максимум сдвигается в область более коротких длин волн. По характеру получения информации различают пирометры для локального измерения температуры в данной точке объекта и пирометры для анализа температурных полей – тепловизоры. По принципу действия различают яркостные, цветовые и радиационные пирометры. Принцип действия яркостных пирометров основан на зависимости спектральной яркости нагретых тел от температуры, описываемой законами Планка и Вина. Действие цветовых пирометров основано на сравнении интенсивности излучения объекта в двух спектральных диапазонах. Логарифм их отношения обратно пропорционален цветовой температуре объекта. Действие радиационных пирометров основано на использовании закона Стефана-Больцмана, выражающего зависимость излучаемой телом энергии от его температуры.

В настоящее время наблюдается интенсивное применение тепловидения по всему циклу производства и распределения электроэнергии от электростанций до потребителей электроэнергии. В основе тепловидения лежит возможность получения видимого изображения объектов по их тепловому (инфракрасному) излучению, что позволяет оценить распределение тепловых полей и, как следствие этого, определить температуру любой точки на поверхности объекта. Основным элементом тепловизионной системы является компактная тепловизионная камера, позволяющая выполнять снимки объекта в инфракрасном диапазоне. Современные тепловизионные камеры имеют высокую разрешающую способность и имеют возможность выявлять разницу температур на поверхности с точностью до 0,05 ^о С. Высокая мобильность и бесконтактный принцип работы позволяют применять камеру для обследования любых объектов, в том числе и с воздуха, например, с борта вертолета. Кроме того, в состав тепловизионной системы входят персональный компьютер и программное обеспечение, предназначенные для обработки полученных камерой снимков и создания баз данных по результатам обследований.

Тепловизионной метод обладает огромным потенциалом для диагностики и оценки состояния энергетического оборудования. Он выявляет дефекты на ранней стадии их развития, что позволяет планировать объемы и сроки ремонта оборудования по его фактическому состоянию. Особая ценность тепловидения в том, что диагностика осуществляется без вывода оборудования из работы. К настоящему времени накоплен значительный опыт применения инфракрасной техники на предприятиях электроэнергетики. К примеру, в РАО «ЕЭС России» разработаны методики тепловизионной диагностики практически для всех видов электрооборудования. Метод стал нормативным и включен в шестое издание РД 34.45 - 51.300 - 97 – «Объем и нормы испытаний электрооборудования». Это положило начало массовому применению метода во всех энергосистемах. А опыт применения тепловидения в АО «Ленэнерго» показал его значительную эффективность, особенно при контроле контактных соединений. Так, например, при первом обследовании распределительного устройства отбраковывается до 1 - 2 % всех контактных соединений, что реально позволяет предотвратить аварийные ситуации.

Тепловизионной метод с успехом применяют при контроле систем охлаждения, состояния активной стали, подшипников, обмоток, систем возбуждения и щеточно-контактного аппарата крупных электрических машин. На силовых трансформаторах тепловидение позволяет выявлять очаги возникновения полей рассеяния, нарушения в работе охлаждения, дефекты маслонаполненных вводов и токоведущих частей. При обследовании коммутационных аппаратов инфракрасной диагностике подлежат токосъемные и дугогасительные устройства, аппаратные зажимы и вводы. Контролю подлежат также измерительные трансформаторы, вентильные разрядники, ограничители перенапряжения, воздушные линии электропередач, опорная и подвесная изоляции.

Говоря о возможностях и опыте применения тепловидения для решения задач диагностики электроэнергетического оборудования, следует указать следующие достоинства этого метода:

- позволяет получать такую информацию об объектах обследования, которую получить другими методами невозможно или технически настолько сложно, что теряется экономическая целесообразность работы;

- тепловидение дает возможность проведения обследования большого количества объектов в кратчайшие сроки и с минимальными затратами;

- обследования проводятся без вывода из эксплуатации объекта диагностики и при его номинальных параметрах работы;

- широкий спектр объектов для применения метода позволяет эффективно использовать тепловизионную систему как в целях энерго- и ресурсосбережения, так и для повышения надежности и эффективности работы инженерных систем, снижения аварийности, повышения уровня безопасности оборудования, снижения затрат на его эксплуатацию.

Для использования всех возможностей тепловизионного метода диагностики необходимо наличие нескольких условий:

- наличие современного тепловизора – удобного в применении, дающего высокоинформативную тепловизионную картину;

- наличие хорошо подготовленных специалистов по инфракрасной компьютерной термографии, владеющих знаниями в области теплофизики, знающих устройство и принципы работы электроэнергетического оборудования;

- наличие методической базы и программного обеспечения, позволяющих достоверно оценивать состояния оборудования.

 

Вибродиагностика

 

Любое электрообоpудование, имеющее вpащающиеся или перемещающиеся части, создает механические колебания. Использование механических колебаний, как показатель состояния оборудования, является признанным методом технической диагностики и называется вибродиагностикой. Совpеменная вибpодиагностика включает в себя не только простое определение общего уровня механических колебаний, но и анализ спектpов вибpации, фоpмы волны колебаний, фазовых углов колебаний, спектpов огибающей высокочастотной вибpации и т.д. Применение современных методов вибродиагностики позволяет получить предупреждение о неисправности или поломке на ранней стадии развития дефекта. Анализ развития во времени частотных составляющих спектра вибрации позволяет определить момент, когда неисправность достигнет критического уровня, и принять меры для предотвращения простоя или аварии. Изменение характерного (базового) спектра вибрации используется не только как предупреждение о приближающемся выходе из строя, но и для определения имеющейся неисправности. Определение типа неисправности или дефектной части оборудования до того, как оно будет выведено из работы, дает ценную информацию для правильной подготовки и проведения ремонта. Используя совpеменное вибpодиагностическое обоpудование, можно выявить заpождающиеся неиспpавности подшипников скольжения и качения, дефекты зубозацепления и ременных передач, дефекты электpодвигателей электрического характера, изгиб вала, ослабление механических связей, дефекты различных элементов оборудования (лопаток, крыльчаток, ножей) и т.п. Стоит отдельно выделить такие направления вибродиагностики как балансировка роторов в рабочем положении и центровка валов. Эти неисправности являются наиболее часто встречающимися на практике. Разработанные методики позволяют точно определить наличие небаланса и расцентровки и устранить их.

Вибрационный мониторинг. Его объектами являются прежде всего машины и оборудование - источники вибрации. Отличительной особенностью таких объектов можно считать наличие в них колебательных сил, возникающих, например, при движении отдельных узлов или потоков жидкости (газа), при действии переменных электромагнитных полей. Только в редких случаях объектами мониторинга может быть оборудование, не являющееся источником колебательных сил и вибрации, но по которому распространяется вибрация от другого источника.

Назначением вибрационного мониторинга является обнаружение изменений вибрационного состояния контролируемого объекта в процессе эксплуатации, причинами которых во многих случаях являются дефекты.

Мониторинг машин и оборудования проводится, прежде всего, по низкочастотной и среднечастотной вибрации, которая хорошо распространяется от места формирования до точек ее контроля. Число таких точек может быть сведено к минимуму, до одной-двух на каждый объект мониторинга, имеющий общий корпус, а измерения вибрации могут проводиться без изменения режима работы объекта. В системе мониторинга, если она не включена в систему быстродействующей аварийной защиты, может использоваться аппаратура с одним каналом измерения вибрации, к которому последовательно подключаются все используемые датчики вибрации.