Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ и
ГЛАВА ПЕРВАЯ. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 11
1.1. Общие сведения о контроле и диагностировании и
1.2. Классификация методов контроля и диагностирования »... 16
1.3. Принципы тестового контроля и диагностирования 22
1.4. Требования к устройствам тестового контроля и диагностирования 2Є
1.5. Мзтоды поиска дефектов 28
1.6. Выводы по главе до
ГЛАВА ВТОРАЯ. ПРОЦЕДУРА ТЕСТОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.1. Типовые структуры линейных цепей вентильных преобразователей 41
2.2. Виды отказов элементов линейных цепей
2.3. Выбор тестовых воздействий для линейных цепей 4 5
2.4. Метод диагностирования линейных цепей 5з
2.5. Процедура диагностирования фильтров вентильных преобразователей 61
2.6. Выводы по главе 88
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ДИАГНОСТИКА ВЕНТИЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ 90
3.1. Типовые узлы вентильных цепей 90
3.2. Процедура диагностирования вентильных цепей 94
3.3. Исследование вентильного блока трехфазной мостовой схемы
3.4. Разработка диагностической процедуры для вентильного блока 116
3.5. Выводы по главе 136
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. АВТОМАТИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПРОЦЕДУРЫ 137
4.1. Разработка узла первичной обработки 137
4.2. Методы построения коммутационных узлов с минимальным числом контактов Кб
4.3. Методика разработки узла коммутации 151
4.4. Результаты экспериментальных исследований диагностирующего устройства 163
4.5. Выводы по главе 172
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИЙ 174
ЛИТЕРАТУРА 176
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Алгоритмы диагностирования фильтров 182
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт о проведении эксперимента тестовой диагностики выпрямительной установки 185
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Отзыв об устройстве тестовой диагностики выпрямительных установок 186
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Отзыв о научно-исследовательской работе "Тестовая диагностика выпрямительных установок"
Введение к работе
За последние два-три десятилетия бурный прогресс наблюдается во всех областях техники. С помощью устройств и систем, которые применяются в современной технике, решаются все более и более трудные задачи, что приводит к существенному усложнению самих систем. В соответствии с этим в процессе производства, ремонта и эксплуатации этих систем существенное значение приобретает задача определения действительного состояния системы. Понятно поэтому, что и проблема технической диагностики приобретает в настоящее время все большее значение.
В решениях съезда Коммунистической партии Кубы подчеркивается большое влияние, которое оказывает энергетика на развитие народного хозяйства Кубы. В этих документах /I/ указывается: "Выполнить систематическую политшсу общих ремонтов, которая гарантирует потенциальную способность предприятий. Улучшение организации ремонтных работ на предприятиях производства энергии с целью уменьшения времени ремонта, повышения его качества и увеличения коэффициента готовности энергетического оборудования" .
Под технической диагностикой понимается последовательность операций, связанная с определением и индикацией текущего состояния технического объекта.
В связи с увеличением сложности систем возрастает трудность обнаружения дефектного элемента в случае возникновения повреждения. Часто поиск дефекта отнимает гораздо больше времени, чем его устранение. Из сказанного следует, что интуитивные методы и ручные способы диагностирования оказываются малоэффективными. Определение действительного состояния системы за относительно короткое время возможно с помощью автоматизации процесса диагностирования.
Целью настоящей диссертации является разработка методов и автоматизированных средств диагностирования, позволяющих существенно сократить время определения действительного состояния реальных преобразовательных установок и надежное выявление отказов.
Сложные системы, к которым относятся вентильные преобразователи, находят все более широкое применение в различных областях народного хозяйства и обычно предназначены для длительного срока эксплуатации {десятки лет). Вентильным преобразователем является совокупность информационных (систем управления и регулирования) и энергетических узлов (силовая часть). Определение состояния вентильного преобразователя представляет собой комплексную задачу, так как он состоит из большого числа элементов, которые отличаются друг от друга своими характеристиками и типами отказов.
Для оценки эффективности использования вентильного преобразователя может служить коэффициент готовности /2/, который определяется как отношение времени работы преобразователя в течение срока эксплуатации Т к сумме времени работы., в течение срока эксплуатации, времени простоев, обусловленных профилактическими работами Т , и времени восстановления Тв, то есть: Кп -Тр/ +То+Лв).
Из приведенного выражения следует, что увеличить значение коэффициента Кг можно, увеличивая безотказность объекта или же всемерно сокращая время восстановления и время профилактических работ. Время восстановлешїя распадается на две составляющие: одна часть его необходима для определения места возникновения дефекта, а другая - для проведения ремонтных работ по устранению возникшего дефекта.
Исходя из этого и с целью повышения коэффициента готовности системы большое значение приобретает сокращение времени поиска дефектных элементов с помощью автоматизации процесса диагностирования.
Техническая диагностика предполагает проведение разных проверок над объектом диагностирования, такие как /3/:
- проверка исправности - она позволяет узнать, существуют ли дефекты в объекте или он исправен. Эта проверка проводится на этапе производства объекта, при ремонте и хранении;
- проверка работоспособности - она устанавливает, выполняет ли объект все функции. При этом могут оставаться необнаруженными дефекты, которые не препятствуют выполнению объектом своих функций. Эта проверка может проводиться в процессе эксплуатации и при профилактике объекта. Такая проверка менее полна, чем проверка исправности;
- проверка правильности функционирования - она в процессе эксплуатации объекта дает возможность узнать, существуют ли дефекты, которые нарушают нормальную работу объекта в данный момент времени; эта проверка, чем предыдущие;
- поиск дефекта - она основана на указании места и, возможно, причины возникновения дефекта. Этот поиск проводится на этапе производства, хранения, эксплуатации и ремонта.
Поиск дефекта представляет собой одну из главных задач определения состояния объекта.
Достижение максимальной глубины диагностирования в преобразовательных установках и, в основном, при диагностировании силовой части, приобретает особое значение, так как в большинстве случаев требуется определение дефектного элемента, как то ; диод, тиристор, конденсатор, резистор и т.д.
В процессе эксплуатации в преобразовательной установке действует множество различных факторов, влияющих на ее надежность. Среди этих факторов определенную роль в условиях Кубы играют климатические, так как Куба расположена в тропическом районе.
Температура окружающей среды в большой мере влияет на температуру внутри установки и температуру отдельных элементов. Также влажность представляет собой один из наиболее сильно действующих факторов. Для многих тропических районов характерна повышенная влажность (90-98$), сопровождаемая высокими температурами (35-40°С) /2/. Кроме того, высокая влажность атмосферы и насыщенность ее солями существенно убыстряют процесс появления дефектов. Эти факторы усиливаются благодаря биологическим, таким как грибковые образования, которые могут значительно снизить надежность элементов, они возникают во влажной атмосфере на деталях из органических материалов, питаясь продуктами их разложения. При наличии пыли грибковые образования развиваются значительно интенсивнее и могут развиваться на любом материале. Наиболее благоприятными для их развития считаются повышенная влажность и температура 25-35°С.
Таким образом, важно отметить, что климатические факторы снижают надежность энергетического оборудования.
Кроме того, при эксплуатации оборудования оперативный персонал на станциях может не иметь достаточной квалификации в вопросах преобразовательной техники, что оказывает отрицательное влияние на надежность энергетического оборудования.
В процессе диагностирования для определения реального состояния объекта диагностирования, во-первых, надо анализировать объект, во-вторых, выбирать метод. ;и алгоритм диагностирования, и, в-третьих, необходима разработка устройства для реализации процедуры диагностирования.
В связи с этими задачами, которыми занимается техническая диагностика, в настоящее время широко известны работы П.П. Пархоменко /3,4/, А.В. Мозгалевского /5/ и др., в которых разработан теоретический фундамент технической диагностики, методы и алгоритмы диагностирования цифровых устройств.
В работах Берковица, Векселблата, Кратона, Либерсона и др. /6-9/ заложены теоретические основы диагностирования электрических цепей, предложены некоторые алгоритмы определения параметров элементов, а следовательно, выявления дефектных элементов. Разработанные этими авторами методы и алгоритмы предполагают, что вариация искомого параметра от его номинального значения допускается в достаточно малой области.
Заслуживает внимания использование теоретико-вероятностных методов /10/, здесь учитываются не все состояния системы, а лишь те, которые встречаются наиболее часто.
Н.В. Киншт и др. /II/ рассматривают вопросы диагностики электрических цепей, т.е. определения значений параметров электрических цепей, считая топологию известной и допуская возможным лишь изменение параметров электрических цепей; при решении задачи описывается электрическая цепь в стационарном и переходном режимах.
Другие зарубежные авторы обращают внимание на применение словаря дефектов, в основном при диагностировании катастрофических дефектов /12-14/. Кроме того, в /15,16/ получил развитие анализ цепей при допущении о возможности многократных дефектов.
В /17/ приведен достаточно полный обзор зарубежных публикаций, указывающих пути автоматизации диагностической процедуры для аналоговых цепей и систем.
Частным случаем диагностирования преобразователей посвящены работы /18-32/, в которых дано описание устройств для контроля вентилей в разных преобразователях.
Не все рассмотренные методы подходят для диагностирования преобразовательных установок, поскольку при этом требуется обеспечить большую глубину диагностирования при большой вероятности кратных дефектов, включая типы катастрофических..
Таким образом, сложилось положение, когда при наличии большого числа развитых методов диагностирования электрических цепей диагностирование вентильных преобразователей до настоящего времени носит характер экспериментальных исследований. Отсутствие развитых инженерных методик препятствует появлению универсальной автоматизированной аппаратуры, основанной на унификации алгоритмов, широком применении программных методов и их реализации на интегральных микросхемах с повышенной степенью интеграции.
В настоящее время имеются работы /33-35/, в которых вентильные преобразователи диагностируются как цепи, содержащие линейные и ключевые элементы. Рассмотрены вопросы отказов типа обрыва и короткого замыкания вентилей в выпрямителях и инверторах. Однако не решена задача более глубокого диагностирования реальной преобразовательной цепи, которая содержит не только вентили, но и линейные элементы (элементы контура коммутации, делители тока и напряжений ( R и Й, -С цепи), фильтры и т.д.
В соответствии с этим в настоящей диссертации ставятся и решаются следующие задачи:
1. Анализ диагностируемости определенного класса типовых узлов преобразовательных установок.
2. Разработка инженерных методик тестового диагностирования вентильных преобразователей.
3. Разработка аппаратуры для автоматизированного тестового диагностирования.
