Техническая диагностика: основы и методы диагностирования

Техническая диагностика, как область прикладных знаний, охватывает теоретические основы, практические методы, а также средства, которые позволяют определить техническое состояние исследуемого объекта. В рамках системы техобслуживания ее назначение заключается в снижении размера общих эксплуатационных затрат путем проведения своевременного целевого ремонта, а также сервисного обслуживания.

Диагностирование в свою очередь является процессом непосредственной оценки текущего фактического тех. состояния исследуемого объекта. По характеру проведения его разделяют на 3 категории:

1. Тестовое. Предусматривает проверочные воздействия (подача тестового напряжения на обмотку электродвигателя для оценки износа изоляции).
2. Функциональное. Заключается в замерах и анализе параметров объекта, когда он выполняет свои непосредственных функции или же в особом режиме работы (например, оценка изменения характера вибрации подшипников в процессе работы электромашин).
3. Экспресс-диагностирование. Представляет собой диагностику по ограниченному числу параметров за определенное время.

Кроме того, различают плановое, а также периодическое тех. диагностирование. Они позволяют:

• контролировать состояние агрегатов, также запасных частей при закупке;
• минимизировать возможность внеплановой остановки оборудования;
• держать под контролем износ оборудования.

Наиболее рациональным подходом является комплексное диагностирование, так как оно способствует наиболее эффективному решению следующих задач:

• выполнять ремонт с учетом фактического состояния;
• снизить потребление ТЭР;
• повысить уровень безопасности использования энергетического оборудования;
• продлить средний интервал между ремонтами;
• снизить расход запчастей во время эксплуатации оборудования;
• повысить качество ремонтных работ, снизить вероятность вторичных поломок;
• снизить объем запчастей;
• сократить длительность ремонтных работ;
• продлить эксплуатационный ресурс.

Объектом тех. диагностирования принято называть объект целиком или же его составляющие, которые подлежат (подвергаются) диагностированию.

Под тех. состоянием нужно понимать текущее состояние объекта, описываемое значениями определенных диагностических параметров (содержит тех. документация) в данное время с учетом внешних условий.

К средствам тех. диагностирования относят аппаратуру и программное обеспечение, с использованием которых выполняется диагностирование или контроль состояния объекта. Они могут быть встроенными, то есть являться конструктивной составляющей оборудования (например, газовое реле трансформатора на 100 кВ). Также существуют внешние устройства для технического диагностирования. Они не являются неотъемлемой частью конструкции оборудования, а используются как дополнительный независимый модуль.

Общность объекта, средств, а также исполнителей, требуемых для выполнения диагностирования в рамках правил, установленных соответствующей технической документацией называют системой тех. диагностирования.

Под техническим диагнозом понимают полученный результат диагностики.

Алгоритм тех. диагностирования — предписания, которые определяют перечень и порядок действий в процессе диагностики.

Прогнозирование тех. состояния — определение вероятного состояния исследуемого объекта в течение определенного интервала времени.

Диагностическая модель представляет собой параметрическое описание объекта исследования, которое используется для решения различных задач диагностирования. Она может принимать вид сводных таблиц, диаграмм, графиков или эталонных показателей.

Методы и особенности диагностирования

Современный уровень технического развития позволяет применять разнообразные методы контроля, применяемые для тех. диагностирования:

1. Виброакустический. Реализуется при помощи аппаратуры, которая измеряют вибрацию (параметры виброперемещения, виброскорости, виброускорения). Оценка состояния данным методом происходит по общим показателям вибрации в пределах диапазона частот от 10 до 1000 Гц, а также посредством частотного анализа промежутка от 0 до 20 кГц.
2. Визуально-оптический. Проводят при помощи эндоскопа, увеличительного стекла, штангенциркуля или других простых приспособлений. Данный метод, используют постоянно, выполняя внешний визуальных контроль оборудования до начала его ввода в эксплуатацию, а также во время технических осмотров.
3. Тепловизионный (термографический). Реализуется при помощи тепловизоров, а также пирометров. Первые помогают определить температурное поле исследуемого объекта, что на порядок повышает эффективность своевременного выявления образующихся дефектов. Пирометры предназначены для точечного бесконтактного определения температуры, то есть, чтобы получить представление о температурном поле нужно прибором выполнить сканирование объекта.
4. Магнитный. Применяют для выявления таких дефектов как: микротрещины, разрывы и очаги коррозии в металлических канатах и проволоках, концентрирование напряжения в металлических конструкциях. Последнее выявляют при помощи аппаратуры, принцип действия которых базируется законах, выведенных Виллари и Баркгаузеном.
5. Акустическая эмиссия. Предусматривает регистрацию сигналов высокой частоты распространяемых в металлических и керамических средах в случае образования микротрещин. Звуковой сигнал изменяет частоту в пределах диапазона от 5 до 600 кГц и образуется в момент непосредственного нарушения целостности материала. После окончания процесса разрушения он исчезает. С учетом данной особенности в процессе использования акустической эмиссии различными способами нагружают объекты исследования по ходу диагностирования.
6. Частичные разряды. Применяют для выявления дефектов элементов изоляции электрооборудования, работающего под высоким напряжением. Физические основы применения данного метода базируются на способности изоляции электрооборудования образовывать локальные заряды с различной полярностью, которые приводят к возникновению разряда в виде искры. Частота разрядов меняется в пределах диапазона от 5 до 600 кГц, при этом они характеризуются различной мощностью, а также продолжительностью. К широко распространенным методам обнаружения частичных разрядов относят: потенциалов; акустический (с применением высокочастотных датчиков); емкостный, электромагнитный.
7. Хроматографический газовый анализ. Применяют для выявления дефектов изоляции частей синхронных генераторов (стационарных) с охлаждением водородом, а также дефектов частей трансформаторов напряжения от 3 до 330 кВ. В случае наличия дефектов различного характера в масляной среде трансформаторов происходит выделение водорода, ацетилена, метана и пр. Их массовая доля незначительна, но современные хроматографы способны зарегистрировать наличие минимального количества веществ.
8. Мост переменного электротока. Помогает измерить тангенс угла расчетных потерь внутри изоляции электрооборудования, работающего под высоким напряжением (силовые кабели, трансформаторы, различные электрические машины). Данный параметр измеряют после подачи напряжения номинального значения с постепенным повышением в 1,25 раза. Изоляция в надлежащем состоянии не позволит измениться тангенсу угла расчетных потерь в данном диапазоне напряжения.

Для тех. диагностирования валов различных электрических машин, а также металлических корпусов трансформаторов используют такие методы как: радиографический, капиллярный, ультразвуковой, вихретоковый, толщинометрия ультразвуковая, рентгенографическая дефектоскопия, испытания механического характера (изгибом, растяжением, твердометрия), металлографический анализ.

Арсенал методов достаточно широк, поэтому при соответствующем уровне материально-технического обеспечения техническое диагностирование оборудования и получение объективных достоверных результатов не вызывает затруднений.