Темы для С-3 26-27.01.2022 г.. Тема. Изменениесостоянияэлектрооборудования

• Название: Тема. Изменениесостоянияэлектрооборудования
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 331.38 Kb.
• Имя файла: Темы для С-3 26-27.01.2022 г..docx
• Тип: Документы; #346865
• страница: 1 из 5

Тема. Изменениесостоянияэлектрооборудования.
Состояние объекта диагностики оценивается по диагностическим признакам (ДП). Диагностическим признаком называют параметр или характеристику, используемую при диагностировании и несущую информацию об изменении состояния электрооборудования.

Каждое испытание относится к определенным категориям контроля. Примем следующие условные обозначения категорий контроля(согласно РД 34.45-51.300-97):

П– при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования и электрооборудования, прошедшего восстановительный или капитальный ремонт и реконструкцию на специализированном ремонтном предприятии;

К– при капитальном ремонте на энергопредприятии;

С– при среднем ремонте; Т– при текущем ремонте; М– между ремонтами.
При диагностировании определяют, каким воздействиям необходимо подвергнуть электрооборудование для предотвращения отказов и восстановления уровня его работоспособности. К таким воздействиям относят регулировки, ремонт или замену деталей и узлов, пропитку обмоток, сушку изоляции, окраску поверхностей, обкатку, т. е. операции, направленные на повышение или восстановление ресурса отдельных деталей и узлов и электрооборудования в целом. Следовательно, диагностирование является составной частью процесса управления техническим состоянием электрооборудования, цель которого – сохранение высокой надежности (долговечности и безотказности) электрооборудования в процессе эксплуатации при минимальных затратах.

При применении новой формы системы ППР по состоянию (по данным диагностирования) в качестве управляющих используют следующие показатели: наработку между диагностированиями, допустимые без технических воздействий отклонения параметров состояния, погрешность измерения, остаточный ресурс.

На рис. 2 показаны линейные зависимости изменения параметра состояния элементов, имеющих разные скорости изменения от наработки. Следует отметить, что скорость изменения параметров состояния даже одного и того же элемента в разных машинах различная, так как отражает влияние технологии изготовления, режимов работы и условий эксплуатации. В связи с этим на практике всегда наблюдается разброс значений параметров.


Рис. 2. Зависимости изменения параметра технического состояния от наработки элементов и плотностьраспределенияП(t)— изменениепараметра;φ(t)—плотность распределения).

При достижении параметром предельного состояния, т. е. когда линии зависимостей изменения параметров от наработки пересекают прямую, проведенную из точки П_пр параллельно оси абсцисс, наступает отказ объекта.

Часть элементов, зависимости изменения износа которых на рис. 2 изображены штриховыми линиями, при установленной межконтрольной наработке t_M достигают предельного значения износа или до проведения ремонта, или до проведения следующего контроля. Эти детали приведут к отказу объекта в процессе эксплуатации.

В большинстве случаев износы не достигают предельной величины, так как элементы заменяют или ремонтируют в моменты времени 1t, 2t, 3t, ..., если значения их параметров при измерениях превысят допустимое значение управляющего показателя (на рис. 2 параллельная оси абсцисс прямая, проведенная из точки П_д).

Из данных рис. 2 видно, что при этом уменьшается число случаев достижения параметром предельного значения (уменьшается вероятность наступления отказа), однако в связи с преждевременной заменой снижается ресурс (срок службы) элементов.

При увеличении межконтрольной наработки (уменьшении числа диагностирований) увеличивается вероятность отказа, если соответствующее допустимое значение параметра П_д оставить без изменения. При уменьшении значений П_д у большого числа элементов не будет использован технический ресурс. При уменьшении межконтрольной наработки (увеличении числа диагностирований) вероятность отказа элементов понижается. Если допустимое значение параметра П_д оставить без изменения, то увеличится число элементов, которые будут заменены и не используют свой технический ресурс. При увеличении значения П_д использованный технический ресурс элементов в этом случае также увеличится.

Таким образом, техническим состоянием элементов можно управлять с помощью показателя «Допустимое значение износа» наряду с другими управляющими показателями.

Следует отметить, что с увеличением межконтрольной наработки затраты на диагностирование уменьшаются, но при этом возрастают затраты на устранение отказов и ущерб из-за отказов и недоиспользования ресурса деталей. При уменьшении межконтрольной наработки наблюдается обратная картина. Следовательно, связь между управляющими и управляемыми показателями должна отвечать условию оптимизации суммарных затрат на эксплуатацию и ущерба от отказов, в связи с чем минимальным приведенным удельным затратам на эксплуатацию и диагностирование должны соответствовать оптимальные показатели надежности работающего оборудования.

Кроме того, для управления техническим состоянием электрооборудования необходимо знать динамику изменения параметров состояния элементов, связь между показателями скорости изменения параметров и вероятностью отказов, средним ресурсом элемента по контролируемому параметру и другие показатели.

При управлении техническим состоянием с помощью диагностирования получают информацию о техническом состоянии электрооборудования, проводят обработку и анализ информации и подготавливают решение. Основная информация о техническом состоянии электрооборудования поступает при измерении диагностических параметров. Обработку и анализ информации проводят преобразованием полученных при диагностировании сигналов и величин, а также их сравнением с допустимыми и номинальными значениями. Принятие решения о воздействиях на электрооборудование проводят на основании сравнения результатов измерения диагностических сигналов с их допустимыми значениями. По этим данным определяют, каким конкретным ремонтным или иным воздействиям необходимо подвергнуть электрооборудование и в какие сроки.
Физические основы прогнозирования технического состояния электрооборудования(http://www.ess-ltd.ru/diagnostics-electrical/fizicheskie-osnovy-prognozirovaniya/).Детали и узлы электрооборудования при эксплуатации изнашиваются и стареют, причем интенсивность изнашивания и старения зависит от многих факторов. Так, интенсивность износа и старения

изоляционных конструкций электрических машин зависит не только от продолжительности работы и свойств применяемых материалов, но и от механических воздействий, температуры, воздействий внешней среды и др.

Несмотря на то, что на каждую отдельную электрическую машину или аппарат воздействует определенное, присущее только данной машине или аппарату сочетание факторов, обусловливающих ту или иную скорость потери эксплуатационных свойств, результаты воздействия каждого фактора на потерю свойств подчиняются определенному закону. Так, влияние на скорость процессов старения изоляции рабочей температуры можно выразить зависимостью скорости химических реакций от температуры по уравнению Вант Гоффа – Аррениуса.



где V₂– скорость реакции при температуре T₂, V₁– скорость реакции при температуре T₁, γ – температурный коэффициент реакции (если он равен 2, например, то скорость реакции будет увеличиваться в 2 раза при повышении температуры на 10 градусов). Следует помнить, что правило Вант-Гоффа применимо только для реакций с энергией активации 60-120 кДж/моль в температурном диапазоне 10-400 ^oC. Правилу Вант-Гоффа также не подчиняются реакции, в которых принимают участие громоздкие молекулы, например, белки в биологических системах.

Механические напряжения, которым подвергаются материалы изоляционной конструкции электрооборудования как в процессе изготовления, так и при эксплуатации, также приводят к старению изоляции. Уменьшение срока службы изоляции под воздействием механических напряжений и при изменении структуры материала подчиняется определенному закону.

Так, в соответствии с формулой Журкова долговечность, напряжение материала и температура изоляционного материала связаны зависимостью:




где τ – долговечность; τ₀ – постоянная; σ – напряжение; θ – абсолютная температура; r – газовая постоянная; U₀ – энергия активации разрушения при отсутствии механических напряжений; γ – постоянная, характеризующая влияние структуры на распределение напряжений в материале.

Следует отметить, что срок службы изоляции может значительно изменяться не только под воздействием механических напряжений и температуры, но и под воздействием других факторов.

Таким образом, происходящие в изоляции электрооборудования физические и химические процессы подчиняются определенным законам, что обусловливает возможность с определенной степенью точности заранее предсказывать (прогнозировать) на основании данных соответствующих измерений техническое состояние изоляции в будущем.

В работах многих исследователей показано, что износ деталей в сопряжениях машин и механизмов пропорционален работе сил трения, т. е. произведению сил нормального давления на коэффициент трения и путь действия сил трения. В свою очередь каждый из множителей зависит от ряда факторов. Сила нормального давления зависит в основном от нагрузки машины или от режима ее работы, коэффициент трения – от состояния поверхностей трения и качества смазки, путь действия сил трения – в основном от продолжительности работы при заданных режимах. Это положение распространяется и на детали механической части электрооборудования.

Можно сделать вывод, что физико-химические процессы изменения свойств и размеров деталей и узлов механической части электрических машин и аппаратов также подчиняются определенным законам и их техническое состояние с определенной степенью точности можно прогнозировать.

Прогнозирование технического состояния электрооборудования, т.е. процесс предсказания изменения параметров в будущем, является сравнительно трудной технической задачей. Это связано с тем, что на техническое состояние даже однотипных деталей и узлов электрооборудования влияет сочетание большого числа факторов, часть из которых трудно учесть.

По условиям технологии производства детали и узлы электрических машин и аппаратов, как и прочих технических устройств, изготовляются с определенными допусками по размерам, химическому и структурному составам материалов. Это также оказывает влияние на интенсивность износа или старения деталей и узлов. Кроме того, на интенсивность износа деталей и узлов электрооборудования существенно влияет организация и периодичность технического обслуживания и текущего ремонта. Если техническое обслуживание и ремонты проводят нерегулярно или вообще не проводят, скорость износа узлов и деталей значительно увеличивается и износы быстро достигают своих предельных значений. В результате все перечисленные выше факторы влияют на достоверность прогнозирования работы электрооборудования.

Следует отметить, что разработанные до настоящего времени методы прогнозирования не дают возможность предсказывать внезапные отказы, т. е. отказы, характеризующиеся скачкообразным изменением параметров состояния детали или узла электрооборудования до предельного значения. Прогнозировать с определенной степенью точности можно постепенные отказы, характеризующиеся постепенным изменением параметров технического состояния и обусловленные износом или старением материала деталей или узлов электрооборудования.

Износ и старение – это процессы, характеризующие изменение технического состояния электрооборудования во времени. Они отражают изменения, происходящие в электрооборудовании и приводящие к ухудшению его свойств. Такое ухудшение свойств при эксплуатации обусловливает наличие детерминированной (определяющей) составляющей в процессах износа и старения деталей и узлов. Влияние большого числа различных факторов приводит к ускорению или к замедлению процессов износа или старения во времени, т. е. накладывает на процесс случайную составляющую. Поэтому принимают, что процессы износа и старения деталей и узлов в основном содержат детерминированную и случайную составляющие. Влияние каждой из этих составляющих для каждого конкретного случая может быть преобладающим, что отражается на характере процесса износа или старения.

Основной задачей прогнозирования является определение остаточного ресурса элементов электрических машин и аппаратов. Задачами прогнозирования в процессе эксплуатации электрооборудования являются: сокращение трудоемкости и стоимости работ, выполняемых при текущих ремонтах, так как они проводятся только при необходимости, т. е. при полном исчерпании ресурса деталей и узлов; определение сроков регулировочных и ремонтных работ, а при полной выработке ресурса – сроков замены электрооборудования; определение потребного числа запасных частей; сокращение сроков нахождения электрооборудования в ремонте (так как будут известны элементы и узлы, подлежащие ремонту или замене); установление сроков (периодичности) проведения диагностирования; проверка качества выполнения регулировочных и ремонтных работ.

В соответствии с ГОСТ 13377–75 «Надежность в технике. Термины и определения» ресурс – это наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до наступления предельного состояния, т. е. когда дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена исходя из требований техники безопасности или экономических соображений.

Обычно при достижении предельного состояния данная деталь или узел электрической машины и аппарата подлежат ремонту (восстановлению) или списанию.

Если рассматривать ресурс работы электрической машины или аппарата, то их отказ или угроза отказа обычно наступает по вине одной-двух деталей или узла, что связано с нереальной прочностью и с разной износостойкостью деталей и узлов электрооборудования. Конструкцией электрооборудования обычно предусматривается несложная замена части быстроизнашивающихся деталей, например, щеток электрических машин, которые заменяют при техническом обслуживании. Для замены других деталей и узлов (например, подшипников) электрооборудование подлежит разборке. После замены или ремонта деталей, исчерпавших ресурс работы, электрическая машина вновь становится работоспособной и имеет определенный запас времени работы до следующей угрозы потери работоспособности. В технике наиболее часто при определении ресурса пользуются такими терминами, как доремонтный, межремонтный, остаточный и использованный ресурс. Доремонтный ресурс характеризуется наработкой новой электрической машины или аппарата от начала эксплуатации до 1-го ремонта, а межремонтный – наработкой между ремонтами. При прогнозировании обычно определяется остаточный ресурс, т.е. наработка электрооборудования от момента диагностирования (контроля) до предельного состояния, оговоренного технической документацией. Использованный ресурс характеризуется наработкой электрооборудования после изготовления или ремонта до момента диагностирования (контроля).

Определение остаточного ресурса электрооборудования позволяет объективно определить момент необходимости ремонтного воздействия, отвечающего наиболее полному использованию ресурса деталями и узлами.

Для ориентировочного сравнения технического состояния элементов диагностируемой машины или аппарата, которые характеризуются различными диагностическими параметрами, можно пользоваться понятием коэффициента технического ресурса. С помощью этого коэффициента оценивают остаточный ресурс детали, сопряжения или узла. Для параметров, абсолютные значения которых увеличиваются в процессе эксплуатации оборудования, коэффициент технического ресурса вычисляется по формуле:



где П_п – предельное значение параметра; П_н – номинальное значение параметра; П_и – измеренное значение параметра.

Если в процессе эксплуатации значение параметра уменьшается, то коэффициент остаточного ресурса определяется выражением:




Для нового элемента узла или машины к_ост = 1, а для полностью исчерпавших свой ресурс к_ост = 0. С наибольшей точностью коэффициент ресурса характеризует техническое состояние объекта диагностирования, когда измеряемый диагностический параметр изменяется в процессе эксплуатации по линейному закону.