Требования к системе технического диагностирования электрооборудования

В настоящее время на многих зарубежных и отечественных предприятиях используется прогрессивная стратегия технического обслуживания и ремонтов ТОиР) по техническому состоянию электротехнического оборудования (ЭО).

Стратегия ТОиР ЭО по техническому состоянию заключается в исключении профилактических ремонтов и проведении ремонтных операций по текущему фактическому состоянию оборудования и позволяет в ряде случаев повысить эксплуатационную надежность и технико – экономическую эффективность функционирования ЭО за счет сокращения затрат на ремонты и предотвращения внезапных его отказов путем распознавания технического состояния оборудования по данным средств диагностического контроля.

С целью реализации вышеуказанной стратегии необходимо знать фактическое техническое состояние ЭО, что обусловливает оснащение последнего средствами технического диагностирования (СТД). Так как реализация стратегии связана с затратами на диагностирование и прогнозирование остаточного ресурса объектов контроля, то ее применение целесообразно, если экономический эффект от сокращения затрат на ремонт ЭО и предотвращения его внезапных отказов превышает затраты на СТД.

Немаловажной при этом является задача формирования на предприятии рационального набора СТД и штата обученного персонала, набора методик определения технического состояния ЭО и прогнозирования его остаточного ресурса, определения порядка и периодичности проведения диагностических мероприятий, в том числе, использования при необходимости непрерывного автоматизированного контроля состояния ЭО, причем последнее должно обладать свойством приспособленности к контролю.

Данная статья представляет собой первую попытку формирования требований к СТД, обеспечивающих реализацию стратегии ТОиР ЭО по техническому состоянию.

К основным задачам технического диагностирования относятся:

¾ оценка технического состояния (ТС) объекта контроля;

¾ поиск места и определение причин отказа (неисправности);

¾ прогнозирование ТС с целью определения срока и объема предстоящего ремонта.

В соответствии с этими задачами в [3] сформулированы показатели достоверности и точности диагностирования электроустановок при определении вида их ТС, поиске места отказа или неисправности, а также при прогнозировании ТС. Указанные показатели представляют собой вероятностные оценки ошибок первого («Ложная тревога») и второго («Пропуск цели») родов, среднеквадратичное отклонение прогнозируемого параметра или остаточного ресурса и доверительную вероятность безотказной работы на задаваемый период времени.

Несмотря на строгость математической постановки задачи оценки достоверности и точности диагностирования ЭО, на практике сформулированные в [2] показатели могут быть получены только путем длительной эксплуатации в условиях предприятия и статистической обработки данных. По этой причине при формировании набора СТД, когда объективные сведения о достоверности и точности диагностирования практически отсутствуют, специалисты вынуждены руководствоваться иными показателями, которые названы ниже распознающей способностью.

Следует отметить, что СТД должны удовлетворять и другим требованиям, которые наряду с требованиями достоверности и точности по существу являются критериями оптимальности. Задача эффективности диагностирования является многоцелевой (многокритериальной). Решение задач многокритериальной оптимизации производят одним из двух способов. Первый способ (метод скалярной оптимизации) заключается в сравнении конкурирующих вариантов путем приведения всех критериев к одному эквиваленту, например, к денежному выражению. Второй способ (метод предпочтений) заключается в предварительном выборе нескольких наилучших (допустимых) вариантов по наиболее важным критериям и окончательном выборе варианта, например, по экономическим показателям. В этом случае задача выбора эффективного варианта из подмножества допустимых заключается в обеспечении минимума затрат на диагностирование с учетом ТС и ответственности ЭО, а также экономического ущерба от внезапного его отказа и простоя в незапланированном ремонте.

Таким образом, можно сформулировать следующие критерии оптимальности СТД ЭО предприятия.

Распознающая способность СТД

· распознавание ТС объекта диагностирования (обнаружение неисправности);

· обеспечение требуемой глубины распознавания дефекта в неисправном объекте диагностирования (распознавание неисправности);

· оценка степени развития дефекта с целью определения срока и объема предстоящего ремонта.

Следует отметить важность требования оценки степени развития дефекта, так как оно напрямую связано с сокращением числа ремонтов ЭО.

2.Техническая целесообразность

(способность СТД наилучшим образом выполнять свои функции):

· приспособленность ЭО к диагностированию (в том числе, без снятия напряжения), которую часто называют контролепригодностью;

· минимальная трудоемкость;

· минимальные затраты времени на диагностирование;

· максимально низкая частота контроля при своевременном выявлении моментов перехода дефекта в состояние развитого дефекта и недопустимое состояние;

· минимальный набор приборов и устройств для проведения диагностирования с целью оценки ТС всего ЭО предприятия;

· безопасность проведения диагностирования;

· отсутствие опасных последствий для оборудования при проведении диагностирования и др.

Технико-экономическая эффективность

(способность СТД выполнять свои функции с наибольшим экономическим эффектом).

При решении задачи первого этапа оптимизации необходимо учитывать влияние остальных составляющих диагностического комплекса: объекта диагностирования и оператора. Указанное обстоятельство частично учтено с помощью обобщенного критерия технической эффективности СТД [5] - вероятности E _ЭФ выполнения им задачи диагностирования.

В соответствии с общей структурой диагностического комплекса
E _ЭФ= W _Д p ₁,

где W _Д – вероятность правильного определения состояния объекта;

p ₁ – вероятность отсутствия неисправностей в неконтролируемой части ОД в течение межремонтного периода T ₁.

В свою очередь, вероятность W _Д зависит от средств диагностики и деятельности оператора (диагноста):

W _Д = V ₁ V ₂,

где V ₁ и V ₂ – вероятности правильной оценки состояния ОД, определяемые, соответственно, техническими средствами и деятельностью оператора.

,

где и – вероятности правильной оценки состояния ОД, определяемые, соответственно, техническими средствами и деятельностью оператора.

Каждая из составляющих V ₁ и V ₂ может зависеть от нескольких величин. Достоверность результата диагностирования определяется методической D ₁и инструментальной D ₂ достоверностями диагностирования

D = D ₁ ∙ D ₂.

В свою очередь, каждый из показателей D ₁ и D ₂ может быть расчленен на отдельные составляющие F_i, характеризующие отдельные стороны указанных показателей. Например, методическая достоверность диагностирования выражается через достоверности алгоритма F_a и метода F_m диагностирования, а инструментальная достоверность – через составляющие, учитывающие влияние внешних условий (температуры, помех и др.) и погрешностей средств диагностирования. Отдельным показателем является периодичность контроля, которая учитывает способность средства контроля обнаруживать дефекты на ранней стадии их развития.

Повысить достоверность диагноза можно, используя для контроля несколько параметров, характеризующих техническое состояние объекта. Каждый из этих параметров дает информацию об определенной характеристике объекта. Их совокупность обеспечивает повышение вероятности выявления дефектов и возможность более точной оценки их опасности.

В связи с отмеченным выше существуют два подхода к оценке достоверности контроля:

– принятие решения о состоянии объекта по значениям одного контролируемого параметра;

– принятие решения о состоянии объекта по значениям нескольких контролируемых параметров. В этом случае может использоваться дополнительный параметр - показатель качества.

Диагностирование состояния объекта должно быть экономически эффективным. Основной эффект от использования диагностической информации состоит в обеспечении безаварийной работы электротехнического оборудования со снижением затрат на ремонты.

Ниже приведены две простейшие методики оценки экономической эффективности средств технической диагностики.

Методика 1. Оценка экономической эффективности приобретаемого СТД.

Напрактике при обосновании эффективности технической диагностики, предполагаемой к внедрению, вычисление ущерба, обусловленного отсутствием диагностических средств, часто выполнить практически невозможно. В этих условиях наиболее реалистичным является подход, основанный на учете снижения затрат на ремонт ЭО по сравнению с использованием системы планово – предупредительных ремонтов.

Известны:

- инвестиции в СТД (стоимость оборудования, программного обеспечения и пр. – единовременные затраты) К_ТД;

- годовые эксплуатационные расходы:

– амортизационные отчисления по средствам ТД И_а,

– производственные затраты без амортизации (аттестация, метрологическая поверка, техническое обслуживание и ремонт, включая оплату труда персонала с отчислениями на соц. страхование, в пенсионный фонд и ФОМС) .

Результат использования средств ТД – снижение затрат наремонт оборудования (по сравнению с использованием системы ППР) ΔИ_рем.

Срок окупаемости

где П_ч – чистая прибыль, обусловленная снижением затрат на ремонтное обслуживание оборудования по сравнению с использованием системы ППР, уменьшенная на величину производственных затрат по эксплуатации средств ТД;

a _нал – ставка налога на прибыль (0,2 или 20 %);

И_а – годовые амортизационные отчисления по средствам ТД

;

а _а= 8,33 % – норма амортизации средств ТД при сроке полезного использования 12 лет.

Методика 2. Оценка экономической эффективности имеющихся СТД

Годовой экономический эффект Э_ТД вычисляется по выражению:

Э_тд = (ЗР_сниж + ПН_пред + ППР_отк) – (ЗП_дп + З_т + З_до),

где ЗР_сниж – снижение затрат на ремонт и замену оборудования, отказ которого предотвращен средствами ТД;

ПН_пред – предотвращенные потери эьлектроэнергии, добычи нефти и др.;

ППР_отк – стоимость ППР, которые не проводились благодаря наличию средств ТД;

ЗП_ДП – затраты на зарплату диагностического персонала;

З_Т – затраты на транспорт;

З_до – затраты на диагностическое оборудование.

На предприятиях электрических сетей могут использоваться следующие виды диагностирования:

- визуальный контроль;

- тепловизионный контроль;

- хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле (ХАРГ);

- контроль влагосодержания в трансформаторном масле;

- ультрафиолетовая дефектоскопия;

- вибродиагностика;

- неравновесно-компенсационный метод;

- контроль частичных разрядов;

- ультразвуковая диагностика;

- диагностика состояния и поиск мест повреждения на ВЛ и КЛ;

- контроль рабочих параметров силовых выключателей.

По поводу применимости рассмотренных методов в условиях электрических сетей можно отметить следующее:

1. Визуальный контроль ТС ЭО продолжает оставаться одним из важнейших методов диагностирования.

2. Для ЭО с трансформаторным маслом эффективен метод ХАРГ. Однако при редком периодическом контроле можно не обнаружить переход развития дефекта в недопустимое состояние. Важно и целесообразно контролировать влагосодержание в трансформаторном масле.

3. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь ЭО напряжением 110 кВ и выше информативно только под рабочим напряжением, так как испытательное напряжение 10 кВ, как правило, не достаточно для возникновения частичных разрядов (ЧР) в основной изоляции.

4. Метод ЧР малоэффективен для генераторов, электродвигателей и силовых трансформаторов при использовании датчиков, установленных вне бака трансформатора или на внешней поверхности корпуса. Недостатком многих практических реализаций метода ЧР является отсутствие обоснованных критериев оценки степени развития дефекта.

5. Неравновесно- компенсационный метод в сочетании с ХАРГ эффективен для вводов силовых трансформаторов и трансформаторов тока.

6. Высокой эффективностью, обусловившей его широкое применение обладает тепловизионный контроль. Указанный метод позволяет распознавать степени развития дефекта (развивающийся и развитый дефект, аварийное состояние), что весьма важно при реализации стратегии ТОиР по ТС. Однако метод сопряжен с загрузкой персонала периодическим контролем.

7. Ультрафиолетовая диагностика рекомендуется для оборудования напряжением 110 кВ и выше. Этот вид диагностики еще недостаточно изучен, отсутствуют четкие критерии степени развития дефекта.

8. В условиях упомянутого предприятия целесообразен периодический виброакустический контроль (по запросу эксплуатационного персонала).

9. Ультразвуковой контроль рекомендуется для контроля состояния элегазового оборудования (утечки элегаза), подшипников и обнаружения электрических разрядов.

Таблица 1. 1 Показатели достоверности и точности диагностирования электроустановок

Поиск по сайту: