Диагностический контроль состояния элегазового оборудования (стр. 1 )

Глава пятая

ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Если комплексная система обеспечения качества элегаза в эксплуатации, созданная для решения физико-химических проблем, гарантирует качество элегаза в течение всего срока службы, то о столь твердых гарантиях на ряд физических и электротехнических парамет­ров сказать нельзя. Поэтому, как бы хорошо ни работало оборудование, наблюдение за ним в ходе эксплуатации, контроль каких-либо рабочих функций необходим.

Главная функция электротехнического аппарата — передача элек­трической энергии. Электрический аппарат — это элемент гигантского электротехнического «организма», где все элементы связаны между со­бой и влияют друг на друга. Все собственно электрические параметры являются вероятностными функциями, которые можно определять и прогнозировать только с той или иной вероятностью. Старение мате­риалов изоляции электрических аппаратов, непостоянные и не всегда предсказуемые нагрузки и тепловые воздействия — все эти и многие другие факторы отражаются на электрической прочности основного элемента электроаппарата — электрической изоляции.

Традиционные профилактические меры поддержания работоспособ­ности оборудования связаны с большими затратами и с привлечением специально подготовленного персонала для работы в опасной, а неред­ко, и удаленной рабочей зоне. Тем не менее, оборудование требует на­блюдения. Такие технические параметры, как число коммутаций, коли­чество операций привода, величина хода движущихся частей выключа­теля и т. д., требуют постоянной оценки. Наконец, такие параметры как, например, плотность элегаза, требуют постоянного наблюдения с целью своевременного поддержания установленного значения.

Получаемая при контрольном наблюдении информация может быть ис­пользована для возвращения аппарата в исправное и работоспособное со­стояние различными путями в зависимости от тяжести замеченного дефекта:

технологическим путем (т. е. предусмотренным по технологии),

путем мелкого ремонта,

путем вывода из эксплуатации для среднего или капитального ремонта.

В качестве иллюстрации приведем пример: элегазовое оборудование с контролем давления с помощью манометра. Время от времени или по сигналу предупреждения о срабатывании уставки электроконтактного манометра персонал должен считывать показания манометров с целью определения отклонений от номинала или установленного нижнего пре­дела. Если замечено отклонение, то его устранение выполняется техно­логическим путем — подачей элегаза в данный элемент оборудования от внешнего источника элегаза. Если при этом замечено резкое расхож­дение в показаниях манометров, что свидетельствует о неисправности одного из манометров, это отклонение может быть устранено заменой манометров на вновь поверенные приборы (мелкий ремонт, без отклю­чения). Но, если элегаз продолжает вытекать и его потери становятся недопустимыми (по техническим или экономическим соображениям), то аппарат или аппаратный комплекс потребуется обесточить, вывести из под напряжения, заземлить, определить место утечки и выполнить необходимый ремонт.

Разрешить противоречие между необходимостью более тщательного контроля и необходимостью резкого снижения расходов на профилак­тические мероприятия с одновременным повышением объективности и надежности контроля и удалением персонала из рабочей зоны может автоматическая система контроля состояния оборудования.

В настоящее время в связи с разработкой автоматических систем кон­троля и управления функции контроля дифференцируются: часть кон­трольных функций возлагается на автоматику и электронику, высвобож­дающую персонал от рутинного слежения за нормативными параметра­ми, а остающиеся за персоналом контрольные мероприятия приобретают все больший диагностический уклон. Осуществление контрольных меро­приятий теперь обычно выполняется не столько для поддержания каких-либо установленных параметров, сколько с целью предсказания дальней­шего поведения оборудования в части его работоспособности, т. е. глав­ная направленность контрольных мероприятий — это диагностика со­стояния оборудования: установление нарушения требований норматив­но-технической и конструкторской (проектной) документации и их при­чин с прогнозированием возможности аппарата выполнять возложенные на него функции с целью предотвращения неожиданного отказа, кото­рый может привести к серьезным экономическим и материальным поте­рям. К этому побуждают и экономические трудности в стране.

Итак, к решению задач диагностического контроля состояния обору­дования подходят двумя путями:

1) посредством непрерывного слежения за наиболее ответственны­ми или характеристичными параметрами,

2) посредством эпизодического определения наиболее важных пара­метров.

Другими словами, контроль состояния оборудования осуществляет­ся посредством диагностики и мониторинга.

Под мониторингом мы понимаем непрерывное (т. е. с частотой боль­шей, чем частота, необходимая для оценки наблюдаемого события) сле­жение за установленным параметром с целью контроля за приближени­ем его значения (или зависящего от него значения другого параметра) к граничному для последующего принятия соответствующего решения по восстановлению контролируемого параметра.

Под диагностикой мы понимаем эпизодическое определение ряда параметров (как правило, не входящих в систему мониторинга) для ком­плексной оценки состояния аппарата и для последующего принятия со­ответствующего решения по восстановлению его неисправного или не­работоспособного состояния или прекращению его использования по данному назначению.

Совершенно очевидно, что мониторинг предполагает использование неразрушающих методов контроля, т. е. методов, не приводящих к рас­ходованию ресурса, и осуществляется одновременно с выполнением электроаппаратом основных своих функций. Методы диагностики мо­гут быть многообразны и реализовываться как с приостановкой выпол­нения основных функций аппарата, так и без, как с расходованием ре­сурса, так и без него. Очевидно, что к оперативным методам диагности­ки, т. е. выполняемым первоочередно, можно отнести только те, которые позволяют получать диагностические заключения без остановки функ­ционирования аппарата и без расходования его ресурса.

Использование для диагностического контроля методов мониторин­га и методов оперативной диагностики меняет лишь идеологию подхода к решению задачи определения состояния оборудования. В отсутствие системы мониторинга обязанность контроля за состоянием оборудова­ния возлагается на периодическое оперативное диагностическое обсле­дование с дальнейшим, при необходимости, более глубоким и всесто­ронним изучением проблемы доступными средствами. При наличии системы мониторинга сигнал о необходимости диагностического обсле­дования должен поступать от нее. Таким образом, оба подхода к кон­тролю состояния оборудования не заменяют, а дополняют друг друга.

5.1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Создание системы автоматического контроля (мониторинга) является логическим следствием развития техники на современном эта­пе. На систему автоматического контроля состояния элегазового обору­дования можно было бы возложить много самых разнообразных задач. Тем не менее, принцип «автоматизировать все» был бы неправильным.

Система автоматического контроля должна решать минимум задач и только тех задач, которые не могут быть обеспечены иным образом. Столь строгий подход диктуется исключительно экономическими сооб­ражениями: чем сложнее система, тем она дороже, а с увеличением стоимости снижается целесообразность ее применения. Тем не менее, сегодня система автоматического контроля рассматривается не только и не столько как система пассивного наблюдения и предупреждения, а как интеллектуальная система управления. Рассмотрим задачи контро­ля состояния элегазового оборудования последовательно. В табл. 5.1 обобщены основные из них.

Температура корпусов позволяет определить места перегрева токо­ведущих элементов и прилегающих к ним изоляторов и при необходи­мости защитить их от перегрузок. Температура корпусов, измеренная в определенных позициях, используется как усредненная температура самого элегаза в аппарате при расчете плотности.

Давление элегаза используется для расчета плотности, для контроля верхнего предела давления для защиты оборудования от разрушения и регистрации его резкого падения.

Плотность элегаза (в виде функции давления и температуры или иным способом) измерять необходимо, какие бы гарантии на газоплот­ность оборудования не давались. Либо это косвенное определение с по­мощью манометров (в том числе и электроконтактных — самый низкий уровень автоматизации), либо это соответствующие датчики-преобразо­ватели давления и температуры в электрический сигнал, соединенные с контроллером или компьютером. В последнем случае появляется воз­можность прямого определения плотности и утечки элегаза в течение всего срока эксплуатации непосредственно с пульта управления, не вхо­дя в рабочую зону, со всей необходимой текущей и архивной докумен­тацией как в электронном виде, так и в виде твердых копий. При нали­чии возможности повышения степени автоматизации, на этой базе мо­жет быть создана система автоматического дозаполнения аппаратов и учета расхода элегаза.

Влажность элегаза. Контроль этого параметра — это фактически определение изъяна в системе обеспечения качества элегаза, построен­ной на технических требованиях на все стадии разработки и изготовле­ния оборудования, нормативах качества и методах подготовки оборудо­вания. Если отклонений от технологии не было, канал контроля влаж­ности элегаза весь срок эксплуатации будет работать вхолостую. Следо­вательно, вместо того, чтобы организовывать канал информации по влажности элегаза (с датчиками на каждом отдельном объеме элега­за), необходимо усилить контроль за соблюдением технологической дисциплины. Даже если этот канал будет спроектирован, то через не­которое время необходимость в нем должна отпасть по мере реализации

Таблица 5.1. Задачи автоматической системы контроля элегазового оборудования

Тип задач	Контролируемый параметр	Цель контроля
Физические	Температура корпусов	Перегрев токоведущих частей, оценка плотности
	Давление элегаза	Предупреждение о достижении верхней границы, оценка плотности
	Плотность элегаза (температура, давление)	Оценка пороговых значений плотности, расчет утечки, автоматизация поддержания плотности и учета расхода элегаза
	Влажность элегаза	Определение соответствия нормативу, расчет нижней границы температурного интервала, расчет ресурса
	Давление воздуха в системе привода	Определение разрешенных операций
	Влажность воздуха в системе привода	Определение состояния адсорбента в системе осушки, расчет нижней границы температурного интервала
Химические	Содержание продуктов разложения (в виде кислотности)	Определение качества поглотителя, расчет ресурса твердой изоляции
	Содержание четырехфтористого углерода	Износ фторопластового сопла, износ графитового сопла, износ графитовых контактов, расчет ресурса
Электрофизиче ские	Частичные разряды в элегазе	Определение уровня частичных разрядов (ЧР)
	Частичные разряды на поверхности изолятора	Определение уровня ЧР
	Частичные разряды в твердой изоляции	Определение старения изоляции
Электротехниче ские	Напряжение	Наличие напряжения, отражение величины напряжения, отражение осциллограммы напряжения при коммутации тока, определение пропускной способности по мощности (совместно с протекающим током)
	Ток протекающий	Отражение значения тока, определение коэффициента использования пропускной спо собности по току, согласование с температурой токоведущих частей, отражение осциллограммы тока при коммутации
	Ток отключения, включения	Определение времени горения дуги, определение момента коммутации тока, счет операций, расчет коммутационного ресурса, определение износа контактов
	Ток утечки наружной изоляции	Определение загрязнения изоляции
	Сопротивление цепей прогрева	Определение целостности
	Питание вспомогательных цепей	Определение наличия напряжения
Технические	Уровень жидкости в гидроприводе	Определение разрешенной операции, утечка жидкости из гидропривода
	Положение движущихся частей выключателя, заземлителя и пр.	Определение положения для решения управленческих задач
	Скорости перемещения движущихся частей выключателя	Определение состояния (энергозапаса) привода
	Время работы двигателя привода	Определение ресурса двигателя
	Количество операций привода	Определение ресурса, счет количества включений
	Величина хода движущихся частей выключателя	Определение работоспособности привода
	Время перемещения движущихся частей выключателя	Определение работоспособности привода
	Одновременность действия полюсов	Контроль разбаланса
	Определение частоты включения и времени работы компрессора	Ресурс компрессора, износ компрессора, герметичность воздушной системы
	Положение блокировок	Решение управленческих задач
Механические	Прочность крепления механизма привода выключателя	Предотвращение отказа

требований технологии. Это тот самый случай, когда задача может быть (и должна быть) обеспечена иным образом. Но влажность элегаза была и будет самым важным параметром качества элегаза для всех видов элегазовых аппаратов и для всех условий эксплуатации. Поэтому такой канал может быть создан для уникальных объектов. По сигналу датчика контроллер рассчитает соответствие нормативу до конца срока службы или период времени, в течение которого норматив будет выполняться, и допустимый рабочий диапазон температуры.