Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Диссертационная работа:

Грачев Василий Федорович. Мобильная компьютеризированная система диагностики арматуры и изоляции контактной сети по инфракрасному и ультрафиолетовому излучениям : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07 / Грачев Василий Федорович; [Место защиты: Петерб. гос. ун-т путей сообщ.].- Санкт-Петербург, 2008.- 238 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/1471

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1 Состояние вопроса. Цели и задачи исследования 9

1.1 Обзор литературы и электронной информации по теме
диссертации 9

1.2 Анализ арматуры и изоляции КС как объектов диагностирования.
Статистическая оценка отказов элементов КС 16

1.3 Оценка традиционных и перспективных методов и средств
технического диагностирования элементов КС 22

1.4 Цель и задачи исследования 29

2 Физические и методические основы мобильных тепловизионных
обследований КС 32

2.1 Анализ физических основ ИК-излучения, базовых теплотехнических
и электротехнических уравнений, лежащих в основе ИК-диагностирования
арматуры КС 32

  1. Влияние нестационарности теплообмена на оценку технического состояния арматуры КС 36

  2. Дифференцированный анализ влияния внешних и внутренних факторов на процесс диагностирования. Результаты стендовых испытаний по ИК-диагностированию арматуры КС, получение экспериментальных данных 45

2.3.1 Влияние внешних и внутренних факторов на ИК-диагностические
параметры 46

2.3.2 Анализ результатов стендовых тепловизионных испытаний
арматуры КС 49

2.3.3 Оценка возможности ИК-диагностирования обрыва внутренних
жил несущего троса 54

2.4 Формирование диагностических параметров для оценки состояния
арматуры КС. Основные положения методики ИК-диагностирования
арматуры КС 63

3 Принципы функционирования и методические основы системы
диагностирования изоляции КС по УФ-излучению 79

3.1 Физические основы и основные уравнения УФ-излучения
применительно к изоляции КС 79

3.2 Оценка влияния внешних условий на интенсивность УФ-излучения
изоляции КС. Стендовые испытания гирлянд изоляторов, получение
экспериментальных данных 86

3.3 Построение математической модели УФ-диагностирования.
Критерии дефектировки гирлянд изоляторов. Основы методики
диагностирования 95

4 Аппаратно-программные средства цифровой диагностической
системы 107

4.1 Аппаратные средства мобильной системы диагностики арматуры и
изоляции КС по ИК и УФ излучениям 107

4.2 Требования к программному обеспечению системы и
коммуникациям 113

4.3 Пакет программ ИК-диагностирования элементов КС. Модули
обработки первичной (измерительной) и вторичной (в автоматическом
режиме) собственно диагностической информации 117

4.3.1 Модули обработки первичной (измерительной) информации 117

4.3.2 Модули обработки вторичной (собственно диагностической)
информации 119

4.4 Идентификация технического состояния изоляции КС с
использованием метода геометрической вероятности 127

4.5 Аппаратные и программные компоненты автоматической привязки
ИК и УФ диагностической информации к электронному паспорту
железнодорожного пути 133

5. Результаты эксплуатационных испытаний системы диагностирования
арматуры и изоляции КС по ИК и УФ излучениям на базе ВРЖС
Свердловской и Горьковской железных дорог 139

  1. Компоновка аппаратных и вычислительных средств системы ИК и УФ диагностирования на ВИКС ЦЭ 139

  2. Результаты испытаний ИК-диагностической системы и обследования арматуры КС Свердловской железной дороги 141

  3. Результаты испытаний системы диагностирования изоляторов по УФ излучению на Горьковской железной дороге 153

5.4 Оценка достоверности и технико-экономической эффективности
мобильной диагностической системы на базе ВИКС ЦЭ 163

  1. Тепловизионная система диагностирования арматуры КС 163

  2. УФ-система диагностирования изоляторов КС 168

5.4.3 Оценка технико-экономической эффективности системы
диагностирования арматуры и изоляции КС 170

Заключение 176

Список использованных источников 181

Приложения

Приложение 1. Лабораторные испытания соединений КС. Тепловизионные изображения элементов КС и результаты компьютерной обработки

Приложение 2. Протоколы измерений параметров Rom и tgS изоляторов, выполненных специалистами ДЭЛ Горьковской ж.д.

Приложение 3. Графики изменения падения напряжения на изоляторах гирлянды (результаты моделирования в программе PSpice)

Приложение 4. Фрагменты цифрового УФ-видео фильма с зарегистрированными разрядами на гирляндах изоляторов

Приложение 5. Обобщенные данные по гирляндам с вероятным наличием дефектных изоляторов на участке Вятские Поляны - Шемордан

Приложение 6. Сводная таблица результатов измерений параметров изоляторов, представленная ДЭЛ Горьковской ж.д.

Приложение 7. Результаты тепловизионной диагностики ВИКС ЦЭ Октябрьской ж.д. за второй квартал 2004 г.

Приложение 8. Результаты испытания зажимов в лаборатории контактной сети ОАО ЦНИИС

Приложение 9. Копии актов о внедрении

Введение к работе:

Актуальность исследований

Анализ исследований, проведенных ранее учеными, специалистами ОАО «РЖД», а также опыт эксплуатации показывают, что отказы, приходящиеся на арматуру и изоляторы, составляют более 40% от числа отказов всех элементов КС, а появление неисправностей КС, включая дефектные арматуру и изоляторы, в значительной степени объясняется недостаточностью предупредительных мер со стороны работников дистанций электроснабжения, низкой эффективностью использования современных технических средств диагностирования

Задача своевременной диагностики и перехода к стратегии технического обслуживания и ремонта электрооборудования КС по его фактическому состоянию особенно актуальной становится в связи с увеличением нагрузки на КС из-за интенсификации перевозочного процесса, роста протяженности электрифицированных железных дорог, расширения перевозок поездами большой массы и повышенной скорости При этом необходимо отметить, что в настоящее время постоянно возрастает протяженность электрифицированных линий со сроком службы свыше нормативного (40 лет)

Тепловизионный (ИК) метод диагностирования электрооборудования контактной сети и тяговых подстанций (ТП) в последнее время находит все большее применение в ОАО «РЖД» вследствие ряда его известных преимуществ Однако, основные работы по тепловизионным обследованиям связаны либо с аналоговым оборудованием, не имеющим мощной компьютерной поддержки, либо с отсутствием соответствующего программного обеспечения по распознаванию образов (объектов диагностирования) в процессе мобильной диагностики в реальном масштабе времени с одновременной оценкой их технического состояния.

Метод ультрафиолетового (УФ) диагностирования изоляторов КС, основанный на визуализации электромагнитного излучения при возникновении коронных (КР) и поверхностных частичных разрядов (ПЧР) в УФ-диапазоне спектра достаточно хорошо известен и практически реализуется в эксплуатации высоковольтного электрооборудования как на ЛЭП, так и на КС По своей производительности, наглядности представляемой диагностической информации УФ-метод имеет несомненные преимущества перед такими методами функциональной дистанционной диагностики изоляторов КС как ультразвуковой, радиолокационный и др Однако, до настоящего времени аппаратная реализация УФ-метода в основном базировалась на отечественном электронно-оптическом дефектоскопе типа «Филин 6» Низкая чувствительность, невозможность работы в дневное время суток, недостаточная четкость и наглядность представляемой информации объясняют весьма ограниченное применение данного прибора Появление цифровых УФ-дефектоскопов последнего поколения, обладающих высокой чувствительностью, быстродействием, полным подавлением солнечного света в УФ-канале, создает техническую основу для эффективной реализации УФ-метода в системе мобильной диагностики изоляторов КС

Цель работы обоснование и разработка методического, алгоритмического, программного и аппаратного обеспечения мобильной системы диагностирования

арматуры и изоляции КС в составе цифровых ИК и УФ подсистем на базе вагона испытания контактной сети (ВИКС) для обеспечения перехода к стратегии технического обслуживания и ремонта КС по фактическому состоянию, дальнейшему повышению ее надежности и эффективности

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач-

  1. Системный критический анализ состояния вопроса в области отечественной электрификации железных дорог и за рубежом, рассмотрение существующих и перспективных диагностических систем с учетом появления аппаратных и программных средств последнего поколения

  2. Разработка теоретических и методических основ мобильных тепловизионных обследований арматуры КС с анализом влияния внешних и внутренних факторов, построением диагностических моделей, обоснованием достоверности тепловизионного диагностирования объектов

3 Исследование возможности диагностирования изоляторов КС и ТП по
УФ-излучению КР и ПНР, выявление взаимосвязи интенсивности УФ-излучения
от состояния изоляторов, оценка зависимости УФ-диагностического сигнала от
температуры, влажности атмосферного воздуха, наличия загрязнений на
поверхностях изоляторов, построение диагностических моделей и обоснование
достоверности УФ-диагностирования

4. Разработка алгоритмического и программного обеспечения мобильных ИК и УФ подсистем диагностирования с учетом их размещения на ВИКС, создание программ обработки первичной (измерительной) и вторичной (собственно диагностической) информации, для снижения временных и трудовых затрат персонала ВИКС, повышения объективности и достоверности оценки состояния исследуемого оборудования

5 Формирование аппаратных средств системы, проведение стендовых и
эксплуатационных испытаний, оценка работоспособности и эффективности
мобильной системы диагностирования

6 Разработка методических и организационно-технических рекомендаций по
эксплуатации системы, проведение оценки технико-экономической
эффективности и внедрение системы диагностирования арматуры и изоляторов
КС в информационно-диагностическое оснащение ВИКС электрифицированных
железных дорог РФ

Методы исследования В работе использованы теория и методы ИК и УФ излучения, нестационарного конвективного теплообмена и теплопроводности, математического моделирования и математической статистики, методы малых отклонений и метрологического анализа, геометрической вероятности и распознавания образов

Научная новизна работы

1 Получены теоретически и экспериментально обоснованные зависимости распределения температуры на поверхности соединительной арматуры КС с учетом нестационарности процессов, влияния внешних условий и условий эксплуатации, позволяющие определять ее фактическое состояние Представлены теоретически и экспериментально обоснованные данные по условиям возникновения УФ-излучения изоляторов КС в зависимости от состояния

изоляторов и структуры построения их в гирлянды с оценкой зависимости интенсивности УФ-диагностического сигнала от внешних условий (температуры и влажности атмосферного воздуха, наличия загрязнений на поверхностях изоляторов)

2 Обоснованы критерии дефектировки соединительной арматуры КС по
регистрируемому ИК-излучению, а таїоке критерии дефектировки гирлянд
изоляторов КС по регистрируемому УФ-излучению применительно к условиям
мобильной диагностики, осуществляемой из ВИКС, с учетом заданной
достоверности результатов диагностики

3 Разработаны основные положения методики оценки состояния
соединительной арматуры КС, основанные на данных ИК-системы и методики
оценки состояния изоляторов КС на основании данных УФ-системы, получаемых
в результате мобильных обследований КС из ВИКС

4 Предложены алгоритмы обработки ИК и УФ-измерительной информации,
обеспечивающие распознавание образов (объектов диагностирования) в процессе
мобильной диагностики с одновременной оценкой их технического состояния

Достоверность научных положений и выводов подтверждена методами метрологического анализа и математической статистики, сопоставлением результатов аналитического расчета и моделирования с данными стендовых и натурных экспериментов, достаточным по точности совпадением результатов расчета с данными экспериментальных исследований

Практическая ценность работы заключается в:

разработке методики оценки состояния арматуры и изоляции КС по ИК и УФ излучениям применительно к проведению мобильных диагностических обследований на базе ВИКС,

создании, внедрении и тиражировании мобильной компьютеризированной системы диагностирования арматуры и изоляции КС в составе цифровых ИК и УФ подсистем, интегрированных в информационно-диагностический комплекс ВИКС;

формировании алгоритмического и программного обеспечения мобильных ИК и УФ систем диагностирования с учетом скорости движения ВИКС, обеспечения надежной привязки диагностической информации к электронному паспорту пути,

разработке программ обработки первичной (измерительной) и вторичной (собственно диагностической) информации, обеспечивающих автоматизацию процесса распознавания и дефектации арматуры и изоляторов КС;

- методичесюк и организационно-технических рекомендациях по
эксплуатации системы диагностирования, обеспечивающих получение
достоверной информации по техническому состоянию арматуры и изоляции КС

Реализация результатов исследования

1 Цифровые ЙК-подсистемы диагностирования арматуры КС в течение 2002 -2006 г г внедрены на ВИКС ЦЭ 14-ти ж д РФ

2. Цифровая УФ-подсистема диагностирования изоляции КС в 2006 -2007 г г внедрена на ВИКС ЦЭ Горьковской, Красноярской и Восточно-Сибирской ж. д

  1. В 2007 г мобильная система диагностирования арматуры и изоляции КС в составе ИК и УФ подсистем внедрена на В ИКС республики Беларусь

  2. В 2004-2005 г г модернизированная ИК-система была использована для проведения тепловизионного обследования оборудования, размещенного в тоннелях Петербургского метрополитена

Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались

на заседании секции НТС «Электрификация и электроснабжение» МПС РФ в рамках темы «Диагностика тарельчатых изоляторов» (г Москва, 2001 г),

на сетевом совещании Департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» по теме «Опыт создания и применения автоматизированных систем диагностики, мониторинга и управления оборудования тягового электроснабжения» (г Екатеринбург, 2004 г),

на заседании секции НТС «Электрификация и электроснабжение» ОАО «РЖД» «Перспективные технические средства и технологии для систем тягового электроснабжения железных дорог» (г Москва, 2006 г),

- на международном симпозиуме UV Inspection User's Group Meeting,
Charlotte, North-Carolina, USA, May 05,2005,

- на Четвертом Международном симпозиуме Eltrans 2007 «Электрификация
и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном
транспорте», октябрь, 23 - 26,2007, Санкт-Петербург, Россия,

на заседаниях кафедры «Электроснабжение железных дорог» ПГУПС (г С-Пб, 2006,2007 г г),

на заседаниях секции НТС ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» (г С.-Пб, 2004 -2007 г г)

Публикации По основным материалам диссертации опубликовано 8 работ Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников и приложений Общий объем работы содержит 192 страницы, из них страниц машинописного текста 150, рисунков 27, таблиц 5, приложений 9 Список использованных источников состоит го 104 наименований

Подобные работы
Сиротин Дмитрий Викторович
Информационно-измерительная система для диагностики электроприводной арматуры АЭС
Славинская Виктория Валерьевна
Пространственная коммутация оптического излучения в волоконно-оптических сетях передачи информации на основе акустооптического взаимодействия
Жмудь Вадим Аркадьевич
Прецизионные электронные системы управления лазерным излучением
Москвин Сергей Владимирович
Системный анализ эффективности управления биологическими системами низкоэнергетическим лазерным излучением
Трофимов Вячеслав Викторович
Повышение эффективности многопучковых лазерных систем методами адаптивной коррекции излучения
Варфоломеев Глеб Анатольевич
Методы пространственной селекции точечных и протяженных источников излучения и их применение в системах сотовой связи
Мордасов Николай Григорьевич
Создание систем мониторирования характеристик полей ионизирующих излучений ускорителей при радиационных испытаниях
Левичев Максим Юрьевич
Экспериментальное исследование когерентного излучения в распредел#нных джозефсоновских системах
Маслов Петр Николаевич
Разработка элементов системы защиты персонала от сверхвысокочастотных излучений с использованием материалов с конечной проводимостью
Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим Ахмед
Исследование и разработка алгоритмов динамического назначения скорости передачи и мощности излучения в прямой линии сотовых систем связи третьего поколения с технологией WCDMA

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net