книги / Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем

при наличии его резервирования, когда замена оборудования дешевле, чем затраты на его ремонт и обслуживание. В от­ сутствии резервирования на время ремонта производствен­ ный процесс приходится останавливать. Часто при эксплуа­ тации оборудования до выхода его из строя проводятся до­ полнительно еще и периодические измерения его состояния. Это позволяет снижать время ремонта (см. нижний график рис. 6.1) за счет возможности определить в первом прибли­ жении время, когда оборудование может выйти из строя, и своевременно обеспечить обслуживающий персонал запас­ ными частями.

2.Обслуживание оборудования по регламенту (рис. 6.2).

Вэтом случае предусматривается периодическое проведение технического обслуживания и ремонтов через определенные, заранее установленные сроки, независимо от технического состояния оборудования. Такой вид обслуживания - плано­ во-предупредительный (ППР). Недостатком ППР является сравнительно большая трудоемкость технического обслужи­

вания и ремонтов электрооборудования. В соответствии с положениями системы ППР пропорционально росту коли­ чества электрооборудования увеличивается и общая трудо­ емкость его эксплуатации, что требует значительного увеличения численности обслуживающего персонала. При проведении ремонтов через усредненные периоды без пред­ варительного определения технического состояния каждой конкретной единицы электрооборудования на практике при­ ходится выполнять большой объем работ по съему электро­ оборудования с рабочих установок и разборке для определе­ ния состояния узлов и деталей. Довольно часто после этого оказывается, что техническое состояние удовлетворительное, т.е. оно не требует ремонта, а операции по регулировке и смазке можно было провести и без разборки. Мало того, любые разборки и сборки, даже проведенные высококвали­ фицированными специалистами, приводят к снижению на-

и средства получения дополнительной информации, способ­ ствующей раннему выявлению дефектов.

Таким образом, наиболее предпочтительным среди ви­ дов обслуживания видится обслуживание оборудования по фактическому техническому состоянию, как самый выиг­ рышный с точки зрения качества обслуживания, минимиза­ ции денежных затрат и трудоемкости. Данная технология ко­ ренным образом меняет систему обслуживания оборудования на предприятии и позволяет:

•контролировать реальное текущее техническое со­ стояние механизмов;

•технически обоснованно определять сроки и содержа­ ние ремонтных и наладочных работ, контролировать качест­ во их выполнения;

•уменьшить финансовые и трудовые затраты на экс­ плуатацию оборудования;

•продлить межремонтный период и срок службы меха­ низмов;

•сократить потребность в запасных частях, материалах

иоборудовании;

•избавиться от «внезапных» поломок механизмов и ос­ тановок производства.

6.2. Выбор подхода к организации технической диагностики

6.2.1.Основные понятия и определения технической диагностики

Техническая диагностика - область знаний, охватываю­ щая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. Техническое состояние - состояние, ко­ торое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями парамет­ ров, установленных технической документацией на объект.

В дальнейшем рассматриваются виды состояний: работоспо­ собное и неработоспособное.

Общим понятием теории надежности и технической ди­ агностики является работоспособность. Это понятие исполь­ зуется для обозначения класса состояний объекта диагности­ рования (ОД), находясь в котором он выполняет свойствен­ ную ему работу. Состояние, при котором значения всех диагностических признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установ­ ленным требованиям, называется работоспособным. В этом случае можно говорить, что оборудование функционирует штатно. Установленные требования образуют область рабо­ тоспособности (ОР).

Неработоспособное состояние - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического признака, харак­ теризующего выполнение заданной функции, не соответству­ ет установленным требованиям. Если объект неработоспосо­ бен и выполняет часть функций, то он функционирует не­ штатно.

Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием. Различают рабочее и тесто­ вое диагностирование. При рабочем диагностировании со­ стояние объекта оценивается по выходным параметрам при подаче на его входы рабочих воздействий. При тестовом ди­ агностировании состояние объекта оценивается по его реак­ ции, вызываемой подаваемыми на его входы специальными тестовыми воздействиями.

Диагностирование может осуществляться различными методами. Метод диагностирования - совокупность операций, действий, позволяющих дать объективное заключение о со­ стоянии объекта. Определение состояния объекта предусмат­ ривает наличие обоснованных алгоритмов диагностирования.

Алгоритм диагностирования представляет собой сово­ купность предписаний, определяющих упорядоченную по­

следовательность действий при проведении диагностирова­ ния. Они реализуются средствами диагностирования, под ко­ торыми понимаются аппаратура, программы и ремонтно­ эксплуатационная документация, позволяющая оценить со­ стояние технических объектов.

Результат диагностирования, то есть заключение о тех­ ническом состоянии объекта, называют диагнозом.

Блок, устройство, прибор, оборудование, система, подле­ жащие (подвергаемые) диагностированию, называются объек­ том диагностирования (ОД). Часть ОД, которую при диагно­ стировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом (структурной единицей, СЕ). Любой объект диаг­ ностирования состоит из элементов. Например, генератор электростанции может рассматриваться как ОД из одной СЕ. Распределительная сеть может включать в себя как минимум три элемента (опору, провод, изолятор). Районная электриче­ ская подстанция состоит из многих структурных единиц.

Все ОД с позиции используемого математического ап­ парата для описания изменения его состояния можно разде­ лить: на непрерывные (аналоговые, кроме ЭВМ) и дискрет­ ные (цифровые) - ЭВМ (релейно-контакторные схемы).

Состояние ОД оценивается по диагностическим приз­ накам.

Диагностическим признаком (ДП) называют параметр или характеристику, используемую при диагностировании и несущую информацию об изменении состояния ОД:

- параметры физические величины: сила тока I, нап­

ряжение U, мощность Р, время переходного процесса tn a и др.;

- характеристики - зависимость одной физической ве­ личины от другой, а именно:

статическая характеристика, если величина не зависит от времени, частоты и т.д., динамическая характеристика, ес­ ли такая зависимость есть.

Переход из класса работоспособных состояний, опреде­ ляющих область работоспособности (ОР), в класс неработо­ способных называется отказом. При этом возможен полный отказ (момент /п.0), приводящий к полной потере работоспо­ собности и прекращению функционирования (отключение фидера при двух- и трехфазных замыканиях), и частичный отказ (момент /ч 0 ) при однофазных замыканиях на землю), т.е. сеть продолжает функционировать с ухудшенными пока­ зателями качества электроэнергии.

Существует третий тип отказа элемента - «перемежаю­ щийся», означающий, что он то исчезает, то снова появляет­ ся. Это затрудняет определение местоположения отказавшего элемента, так как при проверке оборудование может оказать­ ся работоспособным, а через некоторое время неработоспо­ собным.

Причиной потери работоспособности или резкого сни­ жения запаса работоспособности является дефект (от лат. de- fectus- изъян, недочет, недостаток).

В ОД, состоящем из нескольких элементов, дефектом является отказ элемента, нарушение связи или появление связи между элементами. Возникновение же дефекта в ОД, состоящего из нескольких элементов, не обязательно приво­ дит к потере его работоспособности. При этом ОД сохраняет работоспособность при наличии в нем дефекта за счет избы­ точности (структурной, временной, информационной) или за счет того, что потеря работоспособности не всех элементов приводит к потере его работоспособности. Например, в гир­ лянде изоляторов воздушной линии появились нулевые эле­ менты, в ОД возник дефект, но он не потерял работоспособ­ ности. В этом случае говорят, что запас работоспособности его снизился, а следовательно, повысилась вероятность его отказа в дальнейшем.

Дефекты разделяют на одиночные и кратные (несколько сразу), логические (нарушение алгоритмов) и физические (элементы, связи).

При диагностировании могут решаться следующие за­ дачи:

1)контроль работоспособности (КР);

2)поиск места и определение причины отказа - дефек­ та (ПД);

3)прогнозирование изменения состояния (ПИС). Какие из этих задач решаются в процессе диагностиро­

вания, зависит от условий его выполнения и особенностей электроэнергетического оборудования.

Первая задача обязательно решается при диагностиро­ вании объектов любого назначения. Контроль работоспособ­ ности предполагает проверку соответствия значений диагно­ стических признаков ОД требованиям технической докумен­ тации и определение на этой основе вида технического состояния в данный момент времени. Видами технического состояния являются работоспособное и неработоспособное. Поэтому в дальнейшем наряду с понятием контроль техни­ ческого состояния употребляются понятия контроль рабо­ тоспособности и контроль запаса работоспособности [14].

В том случае, если ОД утратил работоспособность или запас работоспособности значительно снизился, при диагно­ стировании может решаться вторая задача. Целесообразность ее решения определяется возможностью восстановления ОД, устранения возникшего дефекта, т.е. восстановления работо­ способности ОД. В свою очередь, устранить возникший дефект можно только, если ОД ремонтопригоден и приспо­ соблен к устранению возникающих в нем дефектов, а обслу­ живающий персонал имеет средства и время для его восста­ новления. Поиск возникшего дефекта начинается при усло­ вии, что уже известно о наличии дефекта, но неизвестно, какой именно дефект возник [3,5,7].

При решении третьей задачи изучается характер изме­ нения диагностических параметров под влиянием внешних и внутренних воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предсказывается значение параметров в будущий момент времени [3,10].

6.2.2.Методология технической диагностики

Воснову выбранной методологии технической диагно­ стики положены следующие исходные положения.

1.Допущение о том, что объект может находиться в ко­ нечном множестве состояний S, которое определяется огра­ ниченными возможностями из­ мерительных. средств (рис. 6.4).

вается путем измерения и контроля параметров Ç (рис. 6.3)

или характеристик.

Подмножество SH={syj, j - \ ,n включает все состоя­

ния, соответствующие возникновению в объекте дефектов, приводящих к потере его работоспособности. Мощность подмножества S„ определяется количеством различимых де­ фектов или глубиной поиска дефектов.

2.Решение задач по оценке состояния объекта сводится

канализу множества S, если отсутствует информация о со­ стоянии ОД; подмножества S„или •Sp, если информация о со­ стоянии ОД имеется [1].

При контроле работоспособности проверяются условия работоспособности и полученные результаты относят к од­ ному из подмножеств 5Р или SH.Условия работоспособности определяются как ограничения на диагностические признаки, при выполнении которых ОД может выполнить поставлен­ ные перед ним задачи или возложенные на него функции.

При поиске возникшего дефекта, когда установлено, что объект неработоспособен, осуществляется анализ подмноже­ ства состояний S, и устанавливается, какому именно состоя­ нию 5„ соответствует его текущее состояние. В случае резко­ го снижения запаса работоспособности поиск дефекта воз­ можен в подмножестве работоспособных состояний 5Р. Необходимость поиска дефектов определяется ремонтопри­ годностью объекта и требованием минимизации времени его технического обслуживания и восстановления.

При прогнозировании работоспособного состояния объ­ екта осуществляется анализ подмножества 5Р состояний, причем каждому состоянию s, е 5р соответствует опреде­

ленный запас работоспособности объекта. Анализ состояний объекта в подмножестве 5Р позволяет установить характер изменения запаса его работоспособности и в ряде случаев предсказать моменты перехода объекта в подмножество со­