ппаппп. Ответы по клоповой ЭКЗ 3 курс. Вихретоковый метод неразрушающего контроля. Вихретоковый
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Прогнозирование технического состояния Целью диагностирования является выявление дефектов, т.е. прогнозиро-вание технического состояния. При проведении периодически измерений значений технических параметров выделяют те элементы, которые имеют тенденцию к ухудшению своего технического состояния. Процесс износа происходит по законам теории вероятности и математической статистики. Если периодически измерять значения диагностического параметра и по ним строить график их зависимости от времени, то получается закономерность. Рисунок 15 стр. 47 Но в процессе работы объекта возможны непредвиденные факторы, которые влияют на характер нарастания дефекта, поэтому строится усредненная зависимость, полученная на основании статистических данных. Если продолжить полученную кривую до пересечения с прямой предельно допустимого значения параметра (Рдоп), то можно определить остаточный ресурс и момент времени, когда необходима замена объекта или его ремонт. Для повышения качества прогнозирования определяют периодичность диагностирования, оптимальную совокупность параметров, определяют влияния различных посторонних факторов и т.д. Результаты прогнозирования представляют в двух видах: - аналитическое, т.е. определяют значения контролируемого параметра на будущее; - вероятностное, в виде отклонений диагностического параметра от допустимых значений. Оба вида относятся к математическому прогнозированию, т.к. прогноз определяется математическими методами. Ошибки диагностирования и их классификация ТД локомотива это процесс получения информации о его техническом состоянии, которая зависит от состава средств диагностирования, их структуры, параметров, организации работы и внешних условий (вибрация, температура, влажность, магнитные поля и т.д.) Информация на выходе системы диагностирования зависит от контроле-пригодности объекта диагностирования, совокупности диагностических параметров, их допустимых значений, точности измерения параметров, их производных и от возможности отслеживания их изменений. При диагностировании объекта не всегда можно получить высокую достоверность. Образуются ошибки диагностирования, которые связаны с полнотой охвата и достоверностью диагностирования. Достоверность это численная величина, характеризующая степень соответствия результатов диагностирования действительному состоянию объекта. Достоверность делиться на: - методическую, которая определяется совокупностью диагностических параметров, полнотой диагностирования и методикой контроля; - инструментальную, которая определяется выбором средств диагностирования, их надежностью, помехозащищенностью и др. свойствами. Выбор диагностических параметров Основной задачей на этапе системы диагностирования является выбор диагностических параметров, по которым определяется техническое состояние объекта диагностирования. К диагностическим параметрам относятся характеристики объекта. Для каждого объекта есть несколько параметров определяющих их надежность. Для этого используют построение модели надежности машин, где учитываются нагрузки на элементы машин. При разработке системы диагностирования составляют диагностические модели, которые устанавливают связь между параметрами состояния машины и диагностическими параметрами. Контролепригодность локомотивов Под контролепригодностью локомотива понимают приспособленность его к диагностированию с необходимыми достоверностью и глубиной поиска неисправности при минимальных затратах труда, времени и средств. Условием осуществления ТД является хороший доступ для измерения параметров. Для оценки контролепригодности необходимо располагать системой показателе, числом и трудоемкостью проверок. Показатели контролепригод-ности отражают приспособленность конструкции локомотива к диагностиро-ванию. В основу методики расчета показателей контролепригодности положено деление его на системы и элементы, соответствующих уровням. На каждом уровне диагностируют узлы локомотива: 1 уровень – локомотив в целом (секции) 2 уровень – системы управления; 3 уровень – отдельные агрегаты; 4 уровень – цепи отдельных аппаратов 5 уровень – элементы аппаратов. Рисунок 20 стр. 67. ТЭД Согласно стандарту дефектом машины, работающей в заданном режиме, с точки зрения диагностики понимают такое отклонение её параметров от нормированных значений, которое немедленно или с течением времени может привести к полной или частичной утрате работоспособности электрической машины. Достоверность оценки работоспособности электрической машины зависит от того, насколько полно контролируемые параметры отражают её техническое состояние. Причём, число контролируемых параметров должно быть таким, чтобы с достаточной точностью определить техническое состояние электрической машины. Выбор наиболее информативных и эффективных диагностических параметров является главной задачей при разработке средств диагностирования электрических машин. Выбрать наиболее эффективные параметры можно только при тща- тельном изучении функциональных связей в структуре диагностируемого объекта. Параметры—переменные величины, зависящие от конструкции объекта диагностирования и его рабочих характеристик. В объекте диагнос-тирования может быть множество неисправностей, зависящих от множества внешних и внутренних факторов. Диагностирование электрических машин выявляет отказавший элемент посредством множества диагностических параметров. Значение каждого параметра определяется одним признаком или их определённой группой. Методика выбора диагностических параметров предусматривает анализ структуры электрической машины составлением схемы причинно-следственных связей. Следовательно, электрическую машину в любой момент времени в общем случае можно характеризовать большим числом параметров её технического состояния, которые можно определить прямо или косвенно с помощью диагностирующих устройств. Исследование возможных со- стояний электрических машин, определение структурных свойств и пра- вильный выбор диагностических параметров являются важнейшими и наиболее сложными проблемами технического диагностирования. Оп- тимальную совокупность диагностических параметров определяют ис- ходя из структурной модели машины, которая представляет собой каче- ственное и количественное описание связей между диагностическими параметрами, определяющими её техническое состояние. В электромеханических системах получить такую модель достаточно трудно, так как известные системы управлений в электрических машинах описывают в основном электромагнитные процессы, к тому же конструкция электрической машины закрыта и лишена прямого доступа к внутренним элементам. Поэтому непосредственному измерению поддаются такие параметры как значения тока, напряжения, мощности, температуры и частоты вращения. Но этих параметров недостаточно для диагностирования электрических машин, так как в процессе работы появляются износы в подшипниках, в коллекторно-щёточном аппарате, происходит перегрев обмоток, что приводит к нарушению структуры машины. Поэтому знание параметров основных электромагнитных процессов для диагностирования необходимо, но не достаточно. Следовательно, математическую модель, основанную на уравнениях электромагнитных процессов, необходимо дополнить уравнениями побочных процессов, что представляет некоторые трудности, для предварительного выбора набора диагностических параметров пользуются методом причинно-следственных связей объекта, определяя функциональные зависимости контрольных параметров от рабочих факторов. Например, перегрев обмотки якоря может быть причиной потери целостности изоляции проводников в пазу, вследствие чего возникает их вибрация. И, если на первом этапе диагностическим парамет-ром может быть температура, то на втором— вибрация проводников, а на третьем— степень износа витковой изоляции. При определении диагностических параметров на первом этапе схемы причинно-следственных связей машины выделяют основные элементы, исходя из их назначения и значимости. Для тягового двигателя основными элементами являются: якорь, коллекторно-щеточный аппарат, остов, подшипниковый щит, моторно-осевые подшипники и зубчатая передача. Подробное разделение конструкции на отдельные элементы позволяет выделить на каждом из них характерные диагностические параметры и выделить между ними функциональные связи. Кроме неисправности основных элементов, возможны и другие де- фекты, характеризуемые отклонениями параметров от допyстимых зна- чений. К тому же, одной неисправности соответствуют несколько при- знаков или одному признаку соответствует несколько неисправностей. При анализе параметров приходим к выводу, что такие параметры как ток, температура, вибрация и шум с точки зрения диагностирования не- равноценны, так как параметр "температура", имеющий хорошую информативность обладает инертностью, а потому должен заменяться дру- гим, более быстродействующим. Диагностические сигнaлы бывают одно- и многомерными. Наиболее предпочтительны многомерные сигнaлы, так как изменение одного из них приводит к изменению другого с определённой зависимостью, характе-ризующей техническое состояние диагностируемого объекта. Диагностичес-кие параметры определяют и вид диагностирования; с разборкой объекта или без разборки. В условиях эксплуатации предпочтительно безразбор-ное диагностирование, а в условиях ремонта - разборное. Из сказанного выше следует, что правильный выбор диагностических параметров электрических машин и тяговых двигателей локомотива является одной из важнейших задач диагностирования. Для эффективного проведения диагностирования электрических машин необходимо, кроме набора различных датчиков, использование микропроцессорных средств, которые с высокой скоростью и точностью обрабатывали бы полученную информацию, сравнивали бы с эталонными параметрами и устанавливали диагноз. Основными параметрами, характеризующими нормaльную работу электрической машины и тягового двигателя являются: сопротивление изоляции, виброакустический сигнал, определяющий техническое состояние якорных и моторно-осевых подшипников и биение якоря, а также коммутационный сигнaл, определяющий параметры работы коллектора и щёточного аппарата. Все эти параметры проверяются стационарными устройствами диагностирования, в состав которых входят: высоковольтная установка; виброакустическая установка для измерения вибрационных характеристик тяговых двигателей и электрических машин; устройства для определения параметров щёточного аппарата, параметров коммутации и коллектора. Состояние изоляции контролируют повышенным напряжением с помо- щью высоковольтной установки по значению тока, протекающего через изоляцию. Установка получает питание от сети переменного тока напряжением 220 В через стабилизатор. Напряжение выпрямляется высоковольтными диодами. Напряжение регулируется лабораторным автотрансформатором. Но его можно заменить тиристорным регулятором с автоматическим управлением. Для защиты схемы от больших токов утечки служит реле. Ток утечки измеряется микроамперметром напрямую через усилитель, выполненный на транзисторах. Для диагностирования изоляции электрических машин и аппаратов ис- пользуется цифроизмерительный комплекс. В сосгав комплекса входит блок связи, дискриминатор, цифровой авометр, цифропечатающая машинка, блок коммутации, устройство управления, высоковольтный источник, выполненный на основе электронного мегаомметра. Для точной оценки сопротивления изоляции необходимо ток утечки сравнить с падением напряжения на эталонном резисторе. Для определения степени увлажнённости изоляции необходимо с по- мощью дискриминатора задать два временных интервала 15 и 60 с и получить информацию о сопротивлении изоляции в данных интервалах. Специализированное устройство, предназначенное для контроля качества изоляции не даёт возможность измерить токи утечки, коэффициенты абсорбции и нелинейности, кривые саморазряда и возвратного напряжения. Все эти параметры изоляции дают объективную оценку технического состояния электрических машин и аппаратов. Чем больше диагностических параметров, характеризующих техническое состояние электрической изоляции, тем выше достоверность диагностирования и точность поиска места неисправности. Вибрационный метод. Технологией ремонта двигателей предусмот- рен контроль вибрации с помощью вибрографов. Но, учитывая современные требования к надёжности двигателей, наиболее достоверный контроль можно выполнить только с помощью устройств диагностирования. Источником вибрации могут быть неуравновешенность якоря, переменные магнитные силы, неправильный монтаж, перекос в подшипниках и неточность их установки, увеличенные радиальные зазоры и осевые разбеги вала якоря и др. При разработке методики диагностирования необходимо выбрать такие датчики и средства, которые обладали бы высокой помехозащищённостью, точностью и универсальностью. Особое внимание должно уделяться выбору мест контрольных точек, где должна измеряться вибрация. Остов двигателя необходимо изолировать от жёсткого фундамента толстой резиной или сухим деревом, чтобы свести до минимума передачу вибраций от посторон-них предметов. Вибропреобразователи в процессе диагностирования не должны смещаться на корпусе относительно выбранных контрольных точек, так как это влияет на погрешность измерений. Таким образом, достоверность результатов измерений при техническом диагностировании двигателей может быть получена только при условии применения единой методики диагностирования локомотива Таким образом, достоверность результатов измерений при техническом диагностировании двигателей может быть получена только при условии применения единой методики диагностирования локомотива Согласно данным виброакустичес-кой диагностики, основными шумами двигателей являются: механические шумы, вызываемые дисбалансом якоря, шумы из-за погрешности в сборке роликовых подшипников, а также из-за трения щёток и ударов; магнитные шумы, вызываемые магнитными полями в воздушном зазоре; аэродинамичес-кие шумы, создаваемые при движении охлаждающего воздуха по каналам двигателя. В спектре частот вибраций присутствуют многочисленные составляющие, которые отражают интенсивность и характер динамических воздействий на корпусные детaли и несут диагностическую информацию в диапазонах частот от 70 до 15000 Гц. При подборе датчиков-вибропреобра-зователей следует иметь ввиду, что каждой детали соответствуют свои поло- сы резонасных частот, которые определяются при экспериментах на абсо-лютно исправных двигателях и принимаются за эталонные. Переносные устройства диагностирования. Это быстродействующие приборы, небольших размеров, массы и стоимости. Они работают в ав- томатическом и полуавтоматическом режимах, не требуют высокой ква- лификации обслуживающего персонала. Их используют для локaльного диагностирования наиболее ответственных узлов локомотива. Переносные приоры дублируют операции диагностирования, которые выполняются стационарными и бортовыми устройствами. Их можно стыковать для передачи информации в память вычислительных устройств. Все эти приборы могут служить основой при разработке сложных и универсальных комплексов диагностирования. Коллекторно-щёточные узлы. Основным критерием технического состояния коллекторно-щёточного узла является степень искрения под сбегающими краями щёток и определяется в основном визуaльно. Однако это критерий субъективен и не всегда отражает подлинную картину. Более достовер-ным контролируемым параметром является значение электромагнитной энер-гии, выделяемой в зоне контакта коллектора со щёткой. Выделение энергии сопровождается искровым разрядом под щёткой, видимым или невидимым для глаз человека. Для снятия информации необходим датчик, реагирующий на магнитные колебания, возникающие в процессе искрения под щётками. Между значением искрового разряда и возникающими при этом магнитными колебаниями имеется пропорциональная зависимость. Степень искрения во многом зависит от качества изготовления и на- стройки двигателя, состояния коллектора и щёток, нажатия щёток на коллектор, биения коллектора и коллекторных пластин и других факторов. Поэтому магнитные колебания, возникающие в момент искрения, являются наиболее достоверными параметрами, характеризующими техническое состояние коллекторно-щёточного узла. Но большое количество влияющих факторов затрудняет определение конкретного места и узла с ухудшенными рабочими параметрами. Поэтому необходим ещё один диагностический параметр, объединивший некоторое количество факторов, влияющих на его состояние. Все диагностические параметры выбирают на основании статистических данных и данных испытаний. Другим диагностическим параметром может служить наажатие щёток на коллектор. Как показывают экспериментальные данные, на коллекторную щётку двигателя помимо статического нажатия, создаваемого нажимным устройством щеткодержателя, действуют различные динамические силы, обусловленные вибрацией коллекторно-щёточного узла и механическими воздействиями со стороны коллектора. Естественно, ухудшаются условия коммутации и сужается зона безыскровой работы. Для измерения статических и динамических нажатий щёток на коллек- торе применяют прибор. В приборе используется ферромагнитный датчик (ферритовое кольцо с двумя обмотками), принцип действия которого основан на изменении магнитной проницаемости с изменением усилия. Данным прибором можно контролировать параметры различных типов щёткодержателей, экспериментально оценить влияние различных механических факторов на их исправное состояние, выбрать критерий оценки их работы и оптимизировать параметры коллекторно-щёточного узла, что особенно важно при использовании его в комплексе диагностирования. Следует отметить, что коллекторно-щёточный узел диагностируется на работающем тяговом двигателе, установленном на специализированном стенде. Для измерения электромагнитной энергии, возникающей в зоне контакта щётки с коллектором, используется сигнальная установка. Диагностический сигнал воспринимается магнитной антенной, усиливается полосовым усилителем и далее через детектор, фильтр низких частот, усилитель низких частот поступает на регистрирующее устройство. Датчик прибора устанав-ливается в коллекторной камере диагностируемого двигателя на расстоянии 30 - 40 см от линии контакта щёток с коллектором. Так как каждая неисправность имеет свою частоту, то настраивая фильтр на частоту максимального сигнала, можно определить место и вид дефекта. На качество работы коллекторно-щёточного узла большое влияние оказывает биение коллектора, поэтому при диагностировании узла необходимо ввести его в систему диагностических параметров. Для определения биения коллектора используются токовихревые датчики которые позволяют снимать информацию бесконтактным методом. |