Основы диагностики в системах электроснабжения

технического состояния объекта.

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

Задачами теxнического диагностирования являются:
контроль теxнического состояния;
поиск места и определение причин отказа (неисправности)
прогнозирование теxнического состояния.

Контроль теxнического состояния – основной задачей является определение вида теxнического состояния (исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное). Для человека –это измерение температуры тела, ЭКГ,
Теxническое диагностирование – основной задачей является поиск места и определение причин отказа объекта, прогноз его развития.
Мониторинг следует понимать контроль основных параметров, выявление тенденций их изменений и прогноз развития контролируемых параметров.

ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения

в отдельности или в определенном сочетании следующие 4 свойства (ГОСТ 27.002-89):
- безотказность;
- долговечность;
- ремонтопригодность;
- сохраняемость.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

работоспособного состояния. Повреждение может быть существенным и являться причиной нарушения работоспособности и не существенным, при котором работоспособность объекта сохраняется.
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.
Дефектное изделие – изделие, имеющее хотя бы один дефект.

Основные события, связанные с состоянием изделия

- повреждение;
- отказ;
- дефект.

также называемые методами контроля: методы неразрушающего и разрушающего контроля.

Методы неразрушающего контроля (МНК) - методы контроля материалов (изделий), не требующие разрушения образцов материала (изделия).
Соответственно, методы разрушающего контроля - методы контроля материалов (изделий), требующие разрушения образцов материала (изделия).

Неразрушающие методы
контроля

излучения, взаимодействующего с объектом контроля

Визуально-оптический метод
неразрушающего контроля

метод
неразрушающего контроля

геометрические отклонения и внутренние напряжения
в объектах контроля.

Визуально-оптический метод
неразрушающего контроля

ШЦ-1-125-0,1 с глубиномером

5. Угольник поверочный

6. Универсальный шаблон сварщика УШС-3

7. Линейка металлическая Л-300

8. Лупа просмотровая с подсветкой 4х

9. Лупа измерительная ЛИ-10-10х

10. Лупа
просмотровая 7х

11. Набор щупов №4

12.Набор радиусных
шаблонов

Визуально-оптический метод неразрушающего контроля

1. Фонарь карманный

ерископические  дефектоскопы).

Дефектоскопы

- телескопические лупы, бинокли, зрительные трубы.

Дефектоскопы

на расстоянии диапазона его наилучшего зрения 1<=250 мм (лупы, микроскопы)

Дефектоскопы

камерой с подсветкой на конце, позволяющей увидеть внутренние элементы различных конструкций, доступ к которым ограничен. 

на который выводится полученное при исследовании изображение. Многие модели могут осуществлять фото- и видеозапись, оснащены светодиодной подсветкой для получения более качественного изображения. В зависимости от преследуемых целей возможно применение зондов различной длины или диаметра.

Видеоэндоскопы

всего 700 г, обеспечивает высокое качество изображения. Его компактный и прочный корпус позволяет проводить эндоскопические осмотры в труднодоступных местах при суровых условиях эксплуатации. Прочная рабочая часть обеспечивает быструю и точную артикуляцию.

оптической трубки, расположенной на одном его конце, и объективом на другом. Между ними находится оптическая среда. Посредством имеющегося оптоволокна, которое окружает оптическую систему, происходит подсвечивание контролируемого объекта.

Бороскоп

С помощью системы оптических линз, встроенной в прибор, происходит формирование изображения объекта контроля, которое затем передается через имеющуюся оптическую систему на объектив и там уже наблюдается человеческим глазом. Бороскопы находят широкое применение в целях проведения контроля в удаленных и труднодоступных местах, например, для проведения оценки состояния газовых и паровых турбин, а также различных двигателей.

одной от другой или их приближения к исследуемому объекту достигается четкость изображения и нужная степень увеличения, достигающая 1600 крат и более.

Микроскопические исследования - один из самых надежных видов неразрушающего контроля на любом производстве

Микроскопы

различных деталей

Высокоточная система для
бесконтактных измерений
по трем осям HAWK

Дефектоскопы

получения первичной информации о том изделии, с которым будет работать оператор.

Достоинства оптического метода — простота контроля, несложное оборудование и сравнительно небольшая трудоемкость. Поэтому их применяют на различных стадиях изготовления деталей и элементов конструкций, в процессе регламентных работ и осмотров, проводимых при эксплуатации техники, а также при ее ремонте.

анализе температуры контролируемых объектов.
Инфракрасная диагностика является наиболее перспективным и эффективным направлением развития в диагностике электрооборудования.
Она обладает рядом достоинств и преимуществ по сравнению с традиционными методами испытаний, а именно:
1) достоверность, объективность и точность получаемых сведений;
2) безопасность персонала при проведении обследования оборудования;
3) отсутствие необходимости отключения оборудования;
4) отсутствие необходимости подготовки рабочего места;
5) большой объем выполняемых работ за единицу времени;
6) возможность определения дефектов на ранней стадии развития;
7) диагностика большинства типов подстанционного электрооборудования;
8) малые трудозатраты на производство измерений на единицу оборудования.

использоваться для следующих видов оборудования:
1) силовых трансформаторов и их высоковольтных вводов;
2) коммутационного оборудования: силовых выключателей, разъединителей;
3) измерительных трансформаторов: трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН);
4) разрядников и ограничителей перенапряжения (ОПН);
5) ошиновки распределительных устройств (РУ);
6) изоляторов;
7) контактных соединений;
8) генераторов (лобовых частей и активной стали);
9) линий электропередачи (ЛЭП) и их конструктивных элементов
(например, опоры ЛЭП) и т. д.

Тепловые методы контроля

примерно одинаковы.

Внешний вид тепловизора: а — профессиональный тепловизор; б — стационарный тепловизор для систем непрерывного контроля и мониторинга; в — простейший компактный переносной тепловизор

Тепловые методы контроля

на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в инфракрасном диапазоне

Тепловые методы контроля

Как работает пирометр?

рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий.

Магнитные методы контроля

По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного вида контроля:
· магнитопорошковый (МП),
· магнитографический (МГ),
· феррозондовый (ФЗ),
· эффекта Холла (ЭХ),
· индукционный (И),
· пондеромоторный (ПМ),
· магниторезисторный (МР).

после взаимодействия с контролируемым объектом (ГОСТ 18353–79).

Радиационные методы контроля

При радиационном контроле используют как минимум три основных
элемента (рис. 11.1):
· источник ионизирующего излучения;
· контролируемый объект;
· детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию.
Методы радиационного контроля различаются
способами детектирования дефектоскопической информации
и, соответственно, делятся:
· радиографические
· радиоскопические
· радиометрические
Изделия просвечивают с использованием различных видов ионизирующих излучений.

Схема просвечивания объекта:
1–источник; 2 – изделие; 3 – детектор

Радиационные методы контроля используются для контроля сварных
и паяных швов, отливок, проката и т. п.

электромагнитного излучения радиоволнового диапазона с объектом контроля (ГОСТ 25313–82).

Радиоволновой метод контроля

Метод основан на регистрации изменения параметров СВЧ электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с контролируемым объектом. Обычно диапазон волн 1-100 мм. (3.1011-3.109 Гц) или, конкретно, 3 см диапазон (около 10 ГГц) или 8 мм диапазон (35 ГГц), которые наиболее освоены и обеспечены набором измерительной аппаратуры. Метод используется для материалов, в которых радиоволны затухают не очень сильно - диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики, полупроводники, тонкостенные металлические объекты. По характеру взаимодействия различают методы прошедшего, отраженного, рассеянного излучения и резонансный. Первичный информационный параметр - амплтитуда, фаза, поляризация, частота, геометрия распространения вторичных волн, время их прохождения и др

электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля этим полем.

Вихретоковый метод контроля

жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя.

Капиллярные методы контроля

Капиллярный НК предназначен для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов в объектах контроля, определения их расположения, протяженности (для дефектов типа трещин) и ориентации по поверхности.
Этот вид контроля позволяет диагностировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.

поля, заимодействующего с контрольным объектом, или поля, возникающего в контрольном объекте в результате внешнего воздействия.

Электрические методы контроля

Электрические методы основаны на создании в контролируемом объекте электрического поля:
· непосредственным воздействием на него электрическим возмущением (например, электростатическим полем, полем постоянного или переменного стационарного тока);
· косвенно, с помощью воздействия возмущениями неэлектрической природы (например, тепловым, механическим и др.).
В качестве первичного информативного параметра используются электрические характеристики объекта контроля.
К числу этих характеристик относятся:
· электрическое сопротивление R;
· электрическая проводимость g;
· электрическая емкость С;
· относительная диэлектрическая проницаемость Е;
· тангенс угла диэлектрических потерь tg j ;
· электродвижущая сила Ед;
· электрический ток I.

характеристик объекта контроля (их еще называют методами, использующими внешние источники электрического сигнала).
Наиболее распространенными методами этой группы являются:
· электроемкостный – метод, основанный на регистрации емкости участка объекта контроля;
· электропотенциалный – метод, основанный на регистрации распределения потенциалов по поверхности объекта контроля;
· электроискровой – метод, основанный на регистрации возникновения электрического пробоя и (или) изменений его параметров в окружающей объект контроля среде или на его участке;
· метод контактной разности потенциалов – метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации контактной разности потенциалов на участках объекта контроля, через который пропускается электрический ток;
· электрорезистивный метод – метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации электрического сопротивления участка объекта контроля.

Электрические методы контроля

самим объектом контроля (их еще называют методами, использующими собственные источники электрических сигналов).
термоэлектрический - метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации величины термоэлектродвижущей силы, возникающей при прямом контакте нагретого образца известного материала с объектом контроля;
· трибоэлектрический – метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации величины электрических зарядов, возникающих в объекте контроля при трении разнородных материалов;
· рекомбинационного излучения – метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации рекомбинационного излучения р-n переходов в полупроводниковых изделиях;
· экзоэлектронной эмиссии – метод электрического неразрушающего контроля, основанный на регистрации экзоэлектронов, эмитированных поверхностью контролируемого объекта при приложении к нему внешнего стимулирующего воздействия.
В совокупности электрические методы успешно применяют при решении задач дефектоскопии, толщинометрии, структуроскопии, термометрии объектов из электропроводящих и диэлектрических материалов.

Электрические методы контроля

в объекте контроля (ГОСТ 23829–85).

Акустические методы контроля

Для акустического контроля применяют колебания ультразвукового и звукового диапазонов частотой от 50 Гц до 50 МГц. Такие колебания происходят в области упругих деформаций среды, где напряжения и деформации связаны пропорциональной зависимостью. Акустический метод неразрушающего контроля находит свое применение в различных областях: котлонадзор, системы газоснабжения, подъемные сооружения, объекты горнорудной промышленности, объекты угольной промышленности, нефтяная и газовая промышленность, металлургическая промышленность, оборудование взрывопожароопасных и химически опасных производств, объекты железнодорожного транспорта, объекты хранения и переработки зерна.
По характеру взаимодействия различают активный и пассивный. Пассивный метод предусматривает регистрацию упругих волн, возникающих в самом объекте, например в работающем механизме – это шумовибрационный метод. Регистрация уровня вибрации относится к вибрационному методу.

в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов. Другим источником контроля методом акустической эмиссии является истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Метод используется для измерения толщины, изучения свойств материалов (модуля упругости, коэффициента затухания).
Характерными особенностями метода акустической эмиссии, определяющими его возможности и область применения, являются следующие:
- обеспечение обнаружения и регистрации только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности;
- весьма высокая чувствительность к растущим дефектам, позволяющая выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей миллиметра. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппаратуры по теоретическим оценкам составляет порядка 1-10 мм-6, что соответствует выявлению скачка трещины протяженностью 1 мкм на величину 1 мкм;
- свойство интегральности метода акустической эмиссии, обеспечивающее контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей акустической эмиссии, неподвижно установленных на поверхности объекта;

Акустические методы контроля