3.2.12.Комплекс мик-1
Мобильный индикаторный комплекс МИК-1 (далее «Индикатор»), предназначен для контроля механического состояния фарфоровых опорно- стержневых изоляторов, используемых для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах, распределительных устройствах электрических станций и подстанций, комплектных распределительных устройствах, токопроводах переменного тока напряжением 110...220кВ, как с отключением, так и без отключения рабочего напряжения, а также изоляторов резерва. Индикатор используется при любых климатических условиях за исключением грозы и температуры окружающей среды ниже -30°С. Контролируемые параметры:
форма спектральной плотности мощности вибрации изолятора (далее «оценка СИМ»);
расположение максимумов оценки СИМ на ИОС частот;
аналитический расчет значения механической прочности, а именно несущей способности, т.е. усилия, при котором может произойти разрушение изолятора.
Для осуществления контроля механического состояния изоляторов Индикатор включает в себя блок регистрации (далее «БР»), который обеспечивает передачу информации на персональный компьютер (операционная система 2000/ХР; MS Access 2.0; ОЗУ не менее 16 Мб; процессор не ниже Pentium 200 МГц; свободное дисковое пространство не менее 15 Мб; разъем USB 2.0). На персональный компьютер устанавливается пакет специализированных программ, для приема и обработки переданной информации.
Блок-схема индикатора приведена на Рис.3.10.
Рисунок 3.10. Блок-схема индикатора.
Используемые условные обозначения:
ПИП - первичный измерительный преобразователь;
УЗ - усилитель заряда;
ФНЧ - фильтр нижних частот;
ПУ - программируемый усилитель;
СУ - согласующий усилитель;
МК - микроконтроллер;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
TP -трансформатор;
МОД - модулятор;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
I2С - контроллер интерфейса I2C;
ГБШ - генератор белого шума;
АКК - аккумулятор;
KЛ1, KЛ2 - ключи напряжения;
ПН - преобразователь напряжения;
НКЭ - накопитель энергии;
РИ - расширитель интерфейса I2C;
USB - контроллер интерфейса USB;
ПИ - контроллер параллельного интерфейса;
НКФП - накопитель на основе компакт флэш карты;
ПК - персональный компьютер.
Рисунок 3.11 – Блок-схема индикатора
Блок регистрации индикатора:
регистрирует вибрационную реакцию изоляторов, имея в составе электронный блок (далее «ЭлБ»), излучатель пьезоэлектрического типа и приемник - пьезоэлектрический акселерометр;
имеет возможность подключения к персональному компьютеру (далее ПК) для передачи результатов регистрации через USB-порт;
задает виброакустическое возмущение и регистрирует реакцию изолятора на это возмущение. Информация, зарегистрированная БР, передается на ПК, где подвергается обработке специализированным пакетом программ с целью получения диагностической характеристики - оценки СПМ вибрации изолятора, по которой судят о сохранении работоспособности изолятора;
обеспечивает энергонезависимое хранение результатов измерений в собственной памяти не менее 1000 регистрации
Габариты БР индикатора, мм, не более: 574x96x76;
вес, кг, не более: 1,8. Питание БР индикатора осуществляется от четырех аккумуляторов типа АА. Продолжительность работы БР индикатора без подзарядки аккумуляторов не менее 6 часов.Ток потребления БР Индикатора от аккумуляторов не более 400 мА.
Время, затрачиваемое на регистрацию реакции 1 изолятора (колонки) на вибрационное воздействие: не более 6 сек. Рабочий диапазон частот 1-10 кГц.Состав комплектности Индикатора изображена на рисунке 1.
Рисунок 3.11. – Состав комплектности индикатора:
1 - БР - блок регистрации, с установленными аккумуляторными батареями типа АА (4 шт.); 2 - упаковочный защитный ящик; 3 - рукоятка; 4 - зарядное устройство; 5 - руководство по эксплуатации и методические указания; 6 - CD диск с программным обеспечением LogoTech 1.0; 7 - отвертка крестообразная; 8 - кабель внешний USB 04-06 разъем А/В.
Индикатор состоит из БР и пакета специализированных программ, устанавливаемых на ПК.Блок регистрации состоит из электронного блока (далее «ЭлБ»), излучателя пьезоэлектрического типа и приемника - пьезоэлектрического акселерометра.
В ЭлБ формируется сигнал возмущения (типа - белый шум), который с помощью излучателя поступает на изолятор. Реакция изолятора регистрируется приемником и записывается во встроенную память ЭлБ.Информацию из ЭлБ копируют в ПК, где производится обработка ее специализированным пакетом программ.
На корпусе БР Индикатора находится панель управления (Рис. 2.).
Рисунок 3.12. – Панель управления:
1 - резьбовое отверстие для крепления штанги или рукоятки; 2 - индикатор питания - диод зеленого
света; 3 - индикатор состояния процессов - диод красного света; 4 - кнопка сброса; 5 - USB-порт; 6 - кнопка включения-выключения питании.
Состояние опорно-стержневого изолятора определяется по величине его механической прочности, а именно несущей способности (минимальное усилие, при котором может произойти разрушение изолятора), которая определяется по оценке спектральной плотности мощности (СПМ) реакции изолятора на воздействие случайной вибрации с плоским спектром.
Предельная нагрузка определяется по формуле:
гдеP0 – предельная нагрузка неповрежденного изолятора; Р1– предельная нагрузка поврежденного изолятора; ω1 – частота пика СПМ вибрации поврежденного изолятора; ω0 – частота пика СПМ вибрации неповрежденного изолятора.
Критериями оценки механического состояния изолятора при первом обследовании, проведённом при положительной температуре, являются:
а) изолятор в удовлетворительном состоянии
наличие одного максимума в СПМ в диапазоне частот 4000-5000 Гц (основная или определяющая частота – 4500 Гц это частота стоячей волны в изоляторе)
б) изолятор в неудовлетворительном состоянии (однозначная отбраковка – снижение несущей способности изолятора в 2,5 – 25 раз):
наличие соизмеримых по интенсивности максимумов на СПМ в диапазонах частот: 1000-3000 Гц – первый и 4000 – 5000 Гц – второй;
наличие одного максимума на СПМ в диапазоне частот 1000 – 2000 Гц;
наличие соизмеримых по интенсивности максимумов на СПМ в диапазонах частот: 4000-5000 Гц – первый и 8000-10000 Гц – второй;
в) все оставшиеся случаи требуют обследования более точными методами: либо акустико-эмиссионного контроля (прибором ПАК-ЗМ), либо ультразвуковым методом (УЗНК).
Метод основан на прямой взаимосвязи между механической прочностью и жесткостью (ее отображением является оценка спектральной плотности мощности колебаний (рисунок 3) стержневых систем. Основным критерием сохранения работоспособности опорно-стержневого изолятора является неизменность во времени его прочности, аналогом значения которой является частотная характеристика, в частности оценки спектральной плотности мощности вибрационной реакции изолятора на воздействие возмущения типа «белый шум».
Рисунок 3.13. – Спектр плотности мощности.
Нестабильность отношений максимумов величины СПМ в характерных диапазонах может приводить к неверной оценке состояния изолятора. В случае ремонта, отправки на поверку (используется другой прибор), приобретении нового прибора сложно сопоставлять новые замеры с имеющимися в базе замерами (проверка на неизменность частотной характеристики СПМ изолятора).
Достоинства:
Малое время контроля
Можно проводить испытания при отрицательной температуре
Позволяет проводить обследование без отключения оборудования
Изоляторы не разрушаются при испытаниях.
Недостатком данного метода является абсолютная несходимость полученных результатов от одного и того же ИОС, так как отсутствует однообразность в регистрации сигналов от ИОС.
Вывод о всех вышеперечисленных методах:
Существующие разные методы контроля технического состояния и диагностики ОСИ (визуальный контроль, ультразвуковая импульсная дефекто - и структурометрия, метод акустической эмиссии, метод фуксиновой пробы под давлением и др.) имеют свои недостатки. Одним из главных недостатков данных методов заключается в необходимости отключения и вывода из эксплуатации ОСИ. В отличие от других методов, метод свободных колебаний с использованием бесконтактных виброметров позволяет контролировать техническое состояние изоляторов, находящихся под напряжением.