Дипломная работа на тему "Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД"

ГлавнаяФизика → Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД":


Содержание

Введение

1. Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций

1.1 Основы технической диагностики

1.2 Диагностика изоляции силового трансформатора

1.3 Трансформаторное масло - инструмент оценки состояния трансформатора

1.3.1 Методы определения фурановых производных в трансформаторном масле

1.3.1.1 Метод определения 4-х фурановых производных методом газожидкостной хроматографии

1.3.1.2 Экспресс-методика визуального определения фурфурола в трансформаторных маслах

1.3.2 Определение фракционного состава механических примесей

контроль класса промышленной частоты

1.3.3 Контроль влажности

1.3.4 Метод определения растворенного в масле ионола

1.3.5 Автоматизированная система измерения температурой зависимости тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

1.4 Основы измерения характеристик частичных разрядов в силовых трансформаторах

1.5 Диагностика механического состояния обмоток силовых трансформаторов методом частотного анализа

1.6 Вибрационное обследование и диагностика состояния силовых трансформаторов

1.6.1 Цель проведения вибрационной диагностики силовых трансформаторов

1.6.2  Определение параметров прессовки обмоток и магнитопровода по вибрации на поверхности бака трансформатора

1.6.3 Уточнение диагноза «распрессовка обмотки» проведением измерений вибрации при изменении температуры трансформатора

2. Термографические методы диагностирования тяговых подстанций

2.1 Основные определения

2.2 Методы тепловизионного диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций

2.3 Факторы, влияющие на эффективность тепловизионного обследования

2.4 Методика ТВО электрооборудования

2.5 Тепловизионное обследование силовых трансформаторов

2.5.1 Определение местоположения дефектов в магнитопроводах трансформаторов

2.5.2 Определение внутренних дефектов обмоток

2.5.3 Определение работоспособности устройств системы охлаждения трансформатора

2.5.3.1 Маслонасосы

2.5.3.2 Дутьевые вентиляторы

2.5.3.3 Термосифонные фильтры

2.5.3.4 Переключающие устройства

2.5.3.5 Радиаторы

2.5.3.6 Датчик температуры

2.5.3.7 Поверхность бака трансформатора

2.5.3.8 Маслорасширители

2.5.3.8 Системы охлаждения трансформаторов

3. Результаты тепловизионных обследований (ТВО) тяговых подстанций ВСЖД

3.1 Анализ результатов тепловизионного контроля силовых Трансформаторов

4. Применение экспертных систем для обработки результатов диагностирования силовых трансформаторов

4.1 Основные понятия и определения

4.1.1 Назначения и основные свойства экспертных систем

4.1.2 Архитектура экспертных систем

4.1.3 Состав и взаимодействие участников построения и

эксплуатации экспертных систем

4.1.4 Преимущества использования экспертных систем

4.1.5 Основные режимы работы экспертных систем

4.1.6 Отличие экспертных систем от традиционных программ

4.1.7 Технология разработки экспертных систем

4.2 Представление знаний в экспертных системах

4.2.1 Логические исчисления

4.2.2 Фреймовая модель

4.2.3 Семантические сети

4.2.4 Представление знаний с использованием правил

4.3 Концепция экспертной системы для обработки результатовТВО трансформаторов

4.3.1 Интегрированная инструментальная среда exsys

4.3.2 Написание набора правил в инструментальной среде exsys

5. Расчёт стоимости программного продукта

6. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности проекта.

Эргономические и санитарно-гигиенические нормы при организации работы вычислительного центра

6.1 Необходимость разработки и соблюдения норм…

6.2 Общие положения и область применения…

6.3 Требования к ПЭВМ

6.4 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

6.5 Требования к микроклимату, содержанию аэроионов и вредных химических веществ в воздухе на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

6.6 Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

6.7  Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

6.8  Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

6.9  Требования к визуальным параметрам ВДТ, контролируемым на рабочих местах

6.10  Общие требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ…

6.11  Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ для взрослых пользователей

6.12 Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ для обучающихся в общеобразовательных учреждениях начального и высшего профессионального образования

6.13 Требования к организации медицинского обслуживания пользователей ПЭВМ…

6.14  Требования к проведению государственного санитарно-эпидемиологического надзора и производственного контроля

6.15 Расчет искусственного освещения аудитории вычислительного центра

Заключение

Приложение А

Список литературы


Введение

Системы тягового электроснабжения (СТЭ) образуют значительное количество устройств, длительная эксплуатация которых без надлежащего диагностирования технического состояния может привести к выходу их из строя и значительному экономическому ущербу. Для реализации эффективного диагностирования устройств тягового электроснабжения необходимы методики контроля и современные технические средства.

В настоящее время в эксплуатацию помимо традиционных испытаний все более широкое применение находят такие современные методы, как высокоэффективная жидкостная и газовая хроматография, определение фракционного состава механических примесей и характера загрязнений при помощи автоматических счетчиков частиц и устройств мембранной фильтрации, инфракрасная спектроскопия, определение электрической проводимости трансформаторных масел.

При оценке состояния трансформаторов, прежде всего с длительным сроком службы, а также вызывающих «беспокойство», в связи с отрицательной динамикой изменения диагностических параметров целесообразно проводить комплексные диагностические обследования, привлекая для этого специализированные организации.

Решение задач диагностирования электрооборудования тяговых подстанций (ТП) может быть выполнено на основе тепловизионных обследований (ТВО). Современные инфракрасные камеры имеют значительное оптическое разрешение, широкий диапазон измеряемых температур, не требуют охлаждения термочувствительного элемента жидким азотом. Эти приборы позволяют автоматически отсчитывать температуру в центре визирного перекрытия, выстраивать профиль температуры в режиме реального времени, вести непрерывную запись изображения на гибкий магнитный носитель. Вместе с приборами поставляются программные продукты, обеспечивающие эффективную компьютерную обработку получаемых термограмм.

Тепловизионное диагностирование позволяет решать актуальные практические задачи, такие как:

1)  массовое обследование огромного объема электрооборудования одной бригадой из трех человек с одной тепловизионной камерой;

2)выявление значительного количества аппаратов, находящихся в предаварийном состоянии (дефектные контактные соединения, трансформаторы тока, конденсаторы связи, вентильные разрядники и ОПН);

3)выявление таких дефектов, которые не могут быть выявлены никакими другими методами, например, местный перегрев конструктивных элементов баков силовых трансформаторов, нагрев соединительных болтов в поддерживающих металлических конструкциях шинопроводов или перегрузки отдельных элементов вентильных разрядников 110 кВ и выше.

В системах тягового электроснабжения термография может применяться по всему циклу распределения и потребления электроэнергии: от тяговых подстанций до электрооборудования ЭПС. Термограмма быстро и четко укажет на возникшие неполадки задолго до того, как они превратятся в крупные эксплуатационные проблемы.

В настоящее время при проведении тепловизионного обследования ставят в основном задачи выявления участков локального теплового перегрева, обусловленного потенциальными дефектами, и при их обнаружении задачу считают выполненной. Это сужает рамки ТВО и не позволяет использовать инфракрасную технику в полной мере. Превратить ТВО в полноценный способ технического диагностирования можно на основе разработки математических методов и компьютерных технологий обработки результатов обследований.

Эффективность и информативность этого вида оценки состояния оборудования оказывается особенно высокой, если тепловизионный контроль включается в комплексный процесс диагностики СТ, проводимой на базе экспертной системы.

Экспертная система (ЭС) - это программное средство, использующее экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения неформализованных задач в узкой предметной области. Основу ЭС составляет база знаний (БЗ) о предметной области, которая накапливается в процессе построения и эксплуатации ЭС.

В процессе решения задачи ЭС запрашивает у пользователя факты, касающиеся конкретной ситуации (проблемы). Получив ответы, ЭС пытается вывести заключение (рекомендацию). Эта попытка выполняется механизмом вывода, решающим, какая стратегия эвристического поиска должна быть использована применительно к данной проблеме. Пользователь может запросить объяснение поведения ЭС и объяснение ее заключений. Качество вывода определяется методом, выбранным для представления знаний, объемом базы знаний и мощностью механизма вывода.


1. Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций

1.1 Основы технической диагностики

Диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Диагностирование – определение технического состояния объекта.

Мониторинг – контроль объекта с заданной степенью регулярности.

Техническая диагностики - отрасль научно-технических знаний, сущность которой составляют теории, методы и средства обнаружения и поиска дефектов в объектах технической природы. Под дефектами следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным (требуемым или ожидаемым) свойствам. Установление каким-либо способом факта несоответствия называют обнаружением дефекта.

Основное назначение технической диагностики состоит в повышении эксплуатационной надежности объектов, а также в предотвращении брака при изготовлении, как самого объекта, так и составляющих его частей. Повышение надежности обеспечивается улучшением таких показателей, как коэффициент готовности, коэффициент технического использования, время восстановления работоспособного состояния, а также ресурс (срок службы) и наработка до отказа или наработка на отказ для резервированных объектов с восстановлением.

Если в текущий момент реальною времени использования объекта по назначению его параметры (признаки) находятся в требуемых пределах, то такой объект является правильно функционирующим.

Техническое состояние неправильно функционирующею, неисправного или неработоспособного объекта может быть детализировано путем обнаружения конкретных дефектов, нарушающих исправность, работоспособность или правильность функционирования, причем дефекты эти могут относиться как к объекту в целом, так и к его составным частям.

Обнаружение и поиск дефектов являются процессами определения технического состояния объекта и объединяются общим термином "диагностирование". По результатам диагностирования ставится диагноз. Задачами диагностирования являются проверка исправности, работоспособности и правильности функционирования объекта, а также поиск дефектов, нарушающих ни показатели. Строгая постановка таких задач предполагает, во-первых, прямое или косвенное задание класса возможных дефектов и, во-вторых, наличие формализованных методов построения алгоритмов диагностирования, реализация которых обеспечивает или обнаружение дефектов из заданного класса с требуемой полнотой, или поиск дефектов с требуемой глубиной.

Диагностирование технического состояния любого объекта осуществляется теми или иными средствами. Средства могут быть аппаратными или программными. Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой, образуют систему диагностирования.

В системах тестового диагностирования на объект подаются специально организуемые тестовые воздействия. В системах функционального диагностирования, которые работают в процессе применения объекта по назначению, подача тестовых воздействий, как правило, исключается; на объект поступает только рабочее воздействие, предусмотренное его алгоритмом функционирования. В системах обоих видов средств диагностирования воспринимают и анализируют ответы объекта на входные (тестовые иди рабочие) воздействия и выдают результат диагностирования, т.е. ставят диагноз: объект исправен или неисправен, работоспособен или неработоспособен, функционирует правильно или неправильно, имеет какой-нибудь дефект или в объекте повреждена какая-то его составная часть и тому подобное.

Система диагностирования в процессе определения технического состояния объекта реализует некоторый алгоритм тестового или функционального диагностирования. Алгоритм диагностирования в общем случае состоит из определенной совокупности так называемых элементарных проверок и правил анализа их результатов. Результатом экспериментальной проверки являются конкретные значения ответных сигналов объекта в соответствующих контрольных точках. Окончательное заключение о техническом состоянии объекта (диагноз) делается в общем случае по совокупности полученных результатов экспериментальных проверок.

В технической диагностике можно выделить три типа задач определения технического состояния объектов:

1)  к первому типу относятся задачи определения технического состояния, в котором находится объект в настоящее время; это задачи диагностирования;

2)ко второму типу относятся задачи предсказания технического состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени; это задачи прогнозирования;

3)к третьему типу относятся задачи определения технического состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом; это задачи генеза.

Задачи первого типа формально можно отнести к технической диагностике, а второго типа - к технической прогностике (к техническому прогнозированию) Отрасль знания, занимающаяся решением задач третьего типа, называется технической генетикой.

Задачи технической генетики возникают при расследовании аварий, когда техническое состояние объекта в рассматриваемое время отличается от состояния, в котором он был в прошлом. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных предысторий, ведущих в настоящее состояние объекта.

К задачам технической прогностики относятся задачи, связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности профилактических испытаний и ремонтов. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных эволюции состояния объекта, начинающихся в настоящий момент времени.

Решение задач прогнозирования очень важно для организации технического обслуживания оборудования по состоянию - (в место обслуживания по срокам или ресурсу). Непосредственное применение методов решения задач диагностирования к задачам прогнозирования невозможно из-за различия моделей, с которыми приходится работать. При диагностировании моделью обычно является описание объекта, в то время как при прогнозировании необходима модель процесса эволюции технических характеристик объекта во времени.

В результате диагностирования каждый раз определяется не более чем одна "точка" указанного процесса эволюции для текущего момента (интервала) времени. Вместе с тем хорошо организованное диагностическое обеспечение объекта с хранением всех предшествующих результатов дает полную и объективную информацию, представляющую собой предысторию развития (динамику) процесса изменения технических характеристик объекта в прошлом, что может быть использовано для систематической корреляции прогноза и повышения его достоверности.

Наличие или появление дефектов, что возможно на любой стадии жизни объектов, отрицательно сказывается на качестве и надежности.

В проблеме надежности можно выделить аспекты, определяемые принципами, методами и средствами обеспечения и поддержания тех или иных показателей надежности.

Совокупность принципов, методов и средств обнаружения (поиска) дефектов при их изготовлении или в эксплуатации называем организацией диагностического обеспечения, которое составляет основу диагностического аспекта надежности. В рамках диагностического аспекта решаются задачи определения технического состояния объекта (исправен, работоспособен) и поиска дефекта, как при производстве, так и в эксплуатации.

Неполнота обнаружения дефектов при проверке исправности (после изготовления или ремонта) или при проверке работоспособности (при профилактике) эквивалентна фактическому снижению показателей безотказности (в частности, вероятности безотказной работы), долговечности (ресурса) и сохраняемости объекта.

Главным показателем качества системы диагностирования являются гарантируемые полнота обнаружения и глубина поиска дефектов. К числу "вторичных" показателен качества систем диагностирования можно отнести затраты на аппаратуру, время, энергию, а также показатели надежности средств диагностирования, в том числе достоверность диагноза.

Виды диагностики электрооборудования

1)  диагностика изоляции;

2)диагностика контактных соединений;

3)диагностика силовых трансформаторов и реакторов;

4)диагностика высоковольтных выключателей.

1.2 Диагностика изоляции силового трансформатора

Изоляцию высоковольтного оборудования испытывают после изготовления и в эксплуатации. Основная задача приемо-сдаточных испытаний - определение соответствия изделия требованиям нормативно-технической документации. Испытания при капитальных и текущих ремонтах, а также в период между ремонтами проводятся с целью оценки состояния изоляции и выявления дефектов.

При испытаниях во время эксплуатации, проводимых с помощью передвижных установок, может быть получен ограниченный объем информации. Наиболее предпочтительны методы контроля оборудования под рабочим напряжениям без вывода его из эксплуатации, что обеспечивает повышение эффективности технического диагностирования. Контроль под напряжением можно автоматизировать, при этом применяют два варианта диагностирования раннюю диагностику и сигнализацию предельных состояний.

В эксплуатации происходит старение диэлектрика (постепенное ухудшение или полная потеря изоляционных свойств), которое вызывается процессами, связанными с химическими, тепловыми, механическими и электрическими воздействиями. Следует отмстить, что ни процессы действуют одновременно и могу быть взаимосвязанными.

К химическим процессам ухудшения изоляционных материалов относится окисление и реакции с агрессивными компонентами окружающей среды.

При нагреве вследствие внешних причин и диэлектрических потерь ухудшение свойств изоляции сопровождается распадом вещества, появлением хрупкости, снижением электрической прочности.

К основным явлениям старения относятся физические и химические изменения органических изоляционных материалов, вызванные частичными разрядами (ЧР).

Механические воздействия, вызывая нарушение целостности материала (разрывы, расслоения), также снижают электрическую прочность изоляционной конструкции.

Изоляционное масло является и теплоотводящей и изолирующей средой. При старении масло окисляется, что приводит к образованию органических кислот, растворимых в масле, и осадков. Увлажнение снижает электрическую прочность масла, термические воздействия приводят к крекингу.

Старение масла снижает надежность изоляционной конструкции, так как повышенная кислотность способствует старению твердой изоляции, а осаждение шлама увеличивает диэлектрические потери и ухудшает отвод тепла. Влага в масле, переходя в твердый диэлектрик, усиливает в нем процессы разрушения. Наличие в масле пузырьков газа способствует развитию ЧР.

В результате воздействия всех перечисленных факторов происходит изменение структуры диэлектриков, их свойств, появляются внутренние дефекты и продукты разложения.

Прямые методы определения интенсивности названных процессов, пригодные для эксплуатационных условий, отсутствуют. Применяются косвенные методы контроля, и для этого используются параметры изоляции, значении которых определяются процессами, происходящими и диэлектриках (поляризация, адсорбция, проводимость,). К таким параметрам относятся комплексная проводимость изоляции, диэлектрические потери, емкость, интенсивность ЧР. Для диагностирования используются также зависимости этих параметров от температуры, приложенного напряжения и времени.

В таблице 1 приведены воздействующие факторы и реакция изоляции на них. Для более полного диагностирования целесообразно использовать все возможные методы. Следует указать, что совпадение результатов, полученных разными методами, позволяет более уверенно идентифицировать дефект.

Браковочным критерием служит совокупность значений диагностических параметров и других признаков, достаточных для оценки состояния контролируемого объекта и классификации его дефектов. Конечной целью такой классификации является прогнозирование работоспособности оборудования.

За браковочный критерий принимается отклонение значений контролируемых параметров за установленные критерии. При этом необходимо учитывать, что одни и те же изменения параметра могут быть вызваны различными дефектами, при развитии которых опасность отказа объекта неодинакова.


Таблица 1 - Изменение характеристик изоляции в зависимости от воздействующих факторов

Воздействующие факторы | Изменяемые характеристики, процессы в изоляции |
---------------------------------------------------------
Увлажнение | Уменьшение сопротивления |
---------------------------------------------------------
Увеличение емкости t |
---------------------------------------------------------

Увеличение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. 

|
---------------------------------------------------------
Повышение температуры |
---------------------------------------------------------
Повышение давления (вводы) |
---------------------------------------------------------

Снижение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. масла

|
---------------------------------------------------------
Изменение химического состава |
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
---------------------------------------------------------
Загрязнение | Уменьшение сопротивления |
---------------------------------------------------------

Увеличение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. 

|
---------------------------------------------------------
Повышение температуры |
---------------------------------------------------------

Снижение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.масла

|
---------------------------------------------------------
Изменение химического состава |
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
---------------------------------------------------------
Перенапряжения | Пробой изоляции |
---------------------------------------------------------
Межкатушечное и витковое замыкание |
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
---------------------------------------------------------
 Перегрев | Уменьшение сопротивления |
---------------------------------------------------------

Увеличение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

|
---------------------------------------------------------
Повышение давления (вводы) |
---------------------------------------------------------
Изменение химического состава |
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
---------------------------------------------------------
Продолжение таблицы 1 |
---------------------------------------------------------
Длительное воздействие электрического поля и температуры | Пробой изоляции |
---------------------------------------------------------
Межкатушечное и витковое замыкание |
---------------------------------------------------------
Изменение химического состава |
---------------------------------------------------------

Увеличение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. 

|
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
---------------------------------------------------------

Снижение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. масла

|
---------------------------------------------------------
Короткое замыкание | Межкатушечное и витковое замыкание |
---------------------------------------------------------
Смещение обмотки |
---------------------------------------------------------
Частичные разряды |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------
- - -
Дипломная работа на тему: "Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД" опубликована на сайте http://rosdiplomnaya.com/

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 926

Другие дипломные работы по специальности "Физика":

Электроснабжение завода продольно-строгальных станков

Смотреть работу >>

Математическое моделирование пластической деформации кристаллов

Смотреть работу >>

Электроснабжение фермы КРС на 800 голов в ОАО "Петелино" Ялуторовского района Тюменской области с обеспечением нормативных условий надежности

Смотреть работу >>

Электроснабжение судоремонтного завода

Смотреть работу >>

Повышение надежности электроснабжения потребителей н. п. Орлово Армизонского района Тюменской области с выбором оборудования на ПС 110/10 кВ "Орлово"

Смотреть работу >>