|
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- 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 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 В 2007 г мобильная система диагностирования арматуры и изоляции КС в составе ИК и УФ подсистем внедрена на В ИКС республики Беларусь 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
| 
Вы находитесь:
