О подходах к оценке текущего состояния электротехнического оборудования нефтедобывающих предприятий а.Б. Петроченков

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь)

В рамках различных подходов к управлению жизненным циклом (ЖЦ) электротехнического оборудования (ЭО) важное место занимает создание системы информационной поддержки для технической диагностики и прогнозирования отказов ЭО, которая будет представлять собой хранилище данных о техническом состоянии (ТС)ЭО. В качестве получения диагностической информации предлагается использование системы комплексной диагностики: математической оценки риска, вероятностной оценки отказа и субъективной оценки состояния.

Рассматриваемый математический аппарат системы информационной поддержки для диагностики и прогнозирования отказов ЭО ориентируется на решение следующего класса задач: а) организационных, б) конструктивных, в) эксплуатационных.

Например, в качестве организационных мер по повышению эффективности показателей ЖЦ ЭО предполагается создание единой системы информации о работоспособности ЭО.

В число конструктивных методов повышения надёжности входят рациональный выбор совокупности контрольных параметров, автоматизация контроля и индикация неисправностей, возможность оперативного анализа технического состояния электрооборудования в режиме «on-line».

В третью, эксплуатационную, группу войдут: повышение квалификации обслуживающего персонала, обоснование объёма и сроков проведения профилактических работ.

При управлении ЖЦ ЭТО существует множество факторов (параметров), которые нужно учитывать. В состав факторов должны попадать те, которые выявлены в ходе эксплуатации на отраслевых предприятиях и лишь те, которыми можно реально управлять или варьировать.

Сформируем для различных видов ЭО функции отклика вида:

, (1)

где коэффициенты регрессии для матрицы планирования можно найти, например, по следующим формулам[1]:

(2)

В рамках рассматриваемой системы будем считать, что риск – это безразмерная величина, равная весовому среднеквадратическому отклонению значений упорядоченного набора изменяющихся во времени параметров оборудования[2].

Пусть, например, x₁… x_n– значения параметров, по которым определяется текущее состояние оборудования, x₁⁰… x_n⁰ – оптимальные (допустимые, паспортные, выбранные) значения. Тогда формула для вычисления риска имеет следующий вид:

, (3)

где k_i– весовые коэффициенты,

. (4)

Для этих коэффициентов должно выполняться равенство:

. (5)

Параметрыa_n вычисляются по формуле:

, (6)

где – параметр настройки, учитывающий различные факторы. В качестве него можно использовать значение функции отклика.

Параметр выбираем из условия:

(7)

По формуле:

(8)

Для этого подхода ранги вычисляются следующим способом: для n параметров проставляются ранги в порядке возрастания – ранг самого важного параметра равен единице. Таким образом, получаем r₁…r_n– ранги для параметров, которые подставляем в формулу (8), затем полученное значение подставляем в формулу (6) для каждого параметра от 1 до n. Далее полученные значения a₁…a_n подставляем в формулу (4), полученные значения k₁…k_n– в формулу (3). Таким образом, получаем численное значение, характеризующее риск отказа оборудования.Если проанализировать формулу (3), можно определить, что значения Rлежат в диапазоне [0; 1].

Вероятностная оценка отказов.

Этот метод оценки состояния применим, в основном, для линий электропередачи (ЛЭП) (в силу специфики протяженности и территориальной распределенности объекта).

Будем рассматривать ЛЭП как последовательность звеньев – линий и опор. Эксплуатационная характеристика (ЭХ) звена – это приведённая безразмерная величина, учитывающая прочность проводов, временной фактор, эксплуатационные условия и т.д. Значение ЭХ идеальной (новой) ЛЭП принимается равным 1.

Тогда функция распределения всей линии будет характеризоваться уравнением:

, (9)

где l – текущее значение ЭХ.

Смысл уравнения – функция распределения всей линии равна вероятности того, что текущее значение ЭХ меньше заданного x.

Значение для l выбирается из следующего условия:

, (10)

где n – количество звеньев, из которых состоит линия.

В качестве закона вероятности выбираем экспоненциальный:

, (11)

где α – параметр настройки, равный значению функции отклика той линии, ЭХ которой минимальна.

Будем предполагать, что для новой линии l=1, тогда F(x)=0, то есть вероятность выхода из строя линии нулевая.

Текущее значение ЭХ для каждого звена находится по формуле:

, (12)

где γ – параметр настройки, учитывающий различные факторы. В качестве него можно использовать значение функции отклика;

T_i – параметр, учитывающий время эксплуатации i-го узла, вычисляемый по формуле:

, (13)

где t_i – текущее время эксплуатации узлаi-го узла, t_i max– максимальный срок эксплуатацииi-го узла.

Экспертная оценка состояния ЭО

Особенность этой оценки состояния ЭО,заключается в том, что эксперт не делает замеров, а на основании интуиции и опыта определяет, насколько хорошо работает оборудование. В этом случае каждому параметру эксперт ставит оценку от 0 до 1. Можно учесть для каждого параметра его вес. Веса так же определяет эксперт. Таким образом, для n параметров, получаем оценки w₁ … w_n. При идеальном состоянии оборудования каждому параметру соответствует 1. Общую оценку состояния можно вычислить по формуле:

(14)

Эта формула применима, когда все параметры для оценки состояния равнозначны, если же параметры неравнозначны, то формула будет выглядеть так:

, (15)

где v_i – заданные веса для параметров.

Значения S и S_v лежат в границах [0;1].

Список литературы

1. Бочкарев С.В., Цаплин А.И. Диагностика и надежность автоматизированных систем [Текст]: Учеб. Пособие. – Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006.

2. Петроченков А. Б. О подходах к оценке технического состояния электротехнических комплексов и систем [Текст] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2012. – № 12. – С.16-21.

УДК 621.3