Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опорно-стержневые изоляторы конструкция, эксплуатация, диагностика. Учебное пособие
.pdf
Рис. 3.6. Передняя панель блока индикации прибора УКИ-1
В работе [5] приведен общий вид передней панели блока индикатора прибора УКИ-1 с указанием органов контроля и управления:
«– индикатор измеренной нагрузки – «сила, кГс»;
– тумблер установки режима работы – «изм.»;
– ручка задания порогового размера силы – «задат»;
– светодиод индикации превышения измеренной нагрузочной силы над ее заданным пороговым значением – «порог»;
– кнопка включения питания от внешнего источника – «пак»;
– кнопка контроля напряжения питания – «контр»;
– светодиод контроля напряжения питания – «контр.с»;
– вилка подключения блока измерения к датчику – «датч»;
– вилка подключения блока измерения к внешнему источнику
питания – «пак»;
– клемма защитного заземления – «L»;
– гнездо для подзаряда встроенного источника питания – «зар»;
– баланс нуля – «>0<».
– кнопка включения питания от встроенного аккумулятора –
«вкл»» [5, п. 2.2.2].
Чтобы избежать ошибок по отбраковке изделий необходимо в 1-м
цикле механического нагружения изделия максимальную нагрузку
выдержать постоянной примерно 60 секунд и только потом снижать
51
её. Кроме того, максимальная нагрузка первого цикла должна быть
на 7–10 % больше максимальной нагрузки второго цикла. Доказано,
что испытательная нагрузка должна быть равна 40 % минимальной
разрушающей нагрузки для данного конкретного типа изолятора, диагностика которого выполняется.
В работе [5] приведена таблица, в которой указаны значения испытательной нагрузки для обоих циклов для основных типов отечественных ОСИ на напряжение 110 кВ. Например, для изоляторов серии С-4 с минимальной разрушающей нагрузкой 4 кН (4000 кгс) значения испытательной нагрузки 1-го цикла составляет 1,75 кН
(175 кгс), а для второго цикла – 1,6 кН (160 кгс).
Требования к персоналу, выполняющему работы по диагностике
ОСИ приборами ПАК-3М и УКИ-1, и описание процесса подготовки
рабочего места и контролируемого элемента к диагностике приведены в работе [5]. Особое внимание необходимо уделить установке
на изоляторе акустических датчиков, которые должны быть плотно
прижаты к поверхности изолятора всей площадью рабочей поверхности. Рассмотрим последовательность операций по испытанию фарфоровых ОСИ акустико-эмиссионным методом, которая приведена
в работе [5]:
«1) подключить кабели от датчиков ко входам прибора ПАК-ЗМ
и включить его питание. Произвести самоконтроль, а также контроль
АЭ датчиков и правильности их установки на фарфор (согласно инструкции по эксплуатации прибора);
2) включить питание блока измерений устройства УКИ-1 и дать
ему прогреться.
Выставить на блоке измерений УКИ-1, как указано в инструкции
по эксплуатации, пороговое значение нагрузки, которое должно быть
равно испытательной нагрузке первого цикла;
3) произвести первый цикл нагружения. Вращая ходовой винт
МНУ, плавно увеличить нагрузку, действующую на изоляторы,
до порогового значения (до загорания индикатора на блоке измере-
ний УКИ-1). Производят выдержку при постоянной нагрузке в тече-
52
ние 60 с. При этом прибор ПАК-3М производит замер активности АЭ
(с помощью ручного запуска кнопкой «замер»);
4) замер активности АЭ выполняется по следующему алгоритму.
Сначала производится замер активности АЭ за 10 с. Результат отображается на табло. Если полученные числа для обоих изоляторов
равны нулю или близки к нему (менее 5), то загорается индикатор
«норма». Это означает, что оба изолятора не имеют развивающихся
магистральных трещин.
Если же хотя бы для одного изолятора активность АЭ велика (более 5), то прибор автоматически повторяет замер активности АЭ.
По результатам второго замера может загореться индикатор «норма»
(при активности АЭ менее 5). В противном случае, прибор производит третий и последний замер.
После него также может загореться индикатор «норма». В случае
индикации «норма» после первого цикла нагружения, второй цикл
нагружения можно не проводить и перейти сразу к п. 7.
Если же и в третьем замере активность АЭ превышает указанный
порог, то загорается индикатор «дефект», а на табло остаются цифры
активности каждого изолятора. Тогда надо провести второй цикл
нагружения;
5) по окончании выдержки длительностью 60 с нагрузку снижают
примерно вдвое. Затем надо установить на блоке измерений УКИ-1
пороговое значение нагрузки, равное испытательной нагрузке второго цикла. Произвести второй цикл нагружения до загорания индикатора нагрузки. Прибор при постоянной испытательной нагрузке производит замер активности АЭ по вышеописанному алгоритму;
6) если в результате замера загорается индикатор «дефект», то
надо определить, какой из двух изоляторов дефектный, учитывая, что
каждый изолятор связан с одним из двух табло. Табло, на котором
значение активности больше 5, соответствует дефектному изолятору.
Могут быть дефектными и оба изолятора.
Дефектный изолятор необходимо браковать и по возможности
в короткие сроки заменить его. Не следует производить операции
разъединителем до замены этого изолятора.
53
По окончании замера снизить нагрузку до нуля и снять установленное на изоляторах оборудование. На этом контроль полюса заканчивается;
7) если результаты замера АЭ обоих изоляторов оказались в нор-
ме, то следует произвести контроль изоляторов при противоположном направлении испытательных усилий. Для этого надо, снизив
нагрузку до нуля, продолжать вращение ходового винта в ту же сторону. При этом направление нагрузки на изоляторы сменится на противоположное. Значение нагрузки доводят до испытательной нагрузки первого цикла и проводят операции по пунктам 3 и 6;
8) результаты АЭ контроля зарегистрировать в специальной таб-
лице. На этом испытания изоляторов полюса разъединителя заканчиваются. МНУ и акустические датчики снимают с изоляторов и переходят к испытаниям другого полюса» [5, п. 2.2.2.4].
Особенности контроля состояния составных опорно-стержневых
изоляторов для разъединителей 150, 200 кВ рассмотрены в [5].
В работах [5, 21] приведена технологическая карта на работы
по испытанию фарфоровых ОСИ разъединителей 110 кВ акустикоэмиссионным способом.
Другим прибором, который позволяет выполнить контроль ОСИ
на напряжение 110 кВ акустическим методом, является прибор Метакон-Экспресс 110 [23]. Этот прибор является модификацией хорошо
зарекомендовавшего себя прибора ПАК-2, высокую оценку которому
дали еще в 1997 г. инженеры Свердловэнерго [24].
Приборы серии Метакон-Экспресс обеспечивают сквозное прозвучивание на частотах 4–10 кГц. Принцип работы приборов серии
Метакон-Экспресс приведен в работе [23].
Акустический импульс возбуждают в контролируемом изоляторе с
помощью фиксированного удара и после прохождения импульса через
изолятор принимают датчиком с резонансной частотой около 150 кГц,
то есть прозвучивание ведется в нерезонансной области. Возникающая
при ударе сферическая волна проходит через изолятор, принимается
датчиком с предусилителем и передается на пиковый вольтметр, фиксирующий максимальную амплитуду принятого сигнала.
54
Общий вид прибора приведен на рис. 3.7.
В случае если на пути сферической волны окажется дефект достаточно большого размера, амплитуда принятого сигнала может измениться (или уменьшиться или возрасти) в зависимости от взаимного расположения датчика и точки ввода акустического импульса.
Приборы «МЕТАКОН» и «МЕТАКОН-ЭКСПРЕСС» отличаются
от исходного прибора ПАК-2 лишь системой регистрации и обработки результатов испытаний при сохранении принципиальной схемы
метода и системы браковочных критериев.
Рис. 3.7. Общий вид прибора Метакон-Экспресс
Частотам 4–10 кГц соответствуют длины звуковых волн в фарфоре 1,4-0,6 м, что при использовании метода сквозного прозвучивания
в принципе позволяет выявить дефекты размером около 10 см и более; если же заметно сдвинуть границы частотного диапазона данного
метода в сторону увеличения частот, исчезнет возможность возбуждения прозвучивающего импульса в любой произвольно выбранной
точке изолятора, что сведет метод к обычному направленному сквозному прозвучиванию, используемому как один из вариантов УЗНК.
Опыт опробования приборов «МЕТАКОН» для контроля ОСИ
на монтаже и в эксплуатации (в том числе и сотрудниками АО ВНИИЭ
и АООТ «НИИЭК») показал, что он позволяет выявлять, главным образом, видимые малозаметные трещины, и то не во всех случаях.
55
Прибор Метакон-Экспресс 110 предназначен для оперативной
диагностики любых типов высоковольтных опорно-стержневых фарфоровых изоляторов на 110 кВ. Позволяет обследовать любые типы
фарфоровых изоляторов, прост в эксплуатации, управляется одной
кнопкой, расположенной на рукоятке ударника, не требует специальных знаний при проведении испытаний. Наличие энергонезависимой
памяти и интерфейса связи с персональным компьютером позволяет
получить акт обследования сразу после проведения испытаний.
Достоинства прибора акустического контроля высоковольтных
опорно-стержневых изоляторов на 110 кВ Метакон-Экспресс 110:
– даёт возможность контроля как установленных на ОРУ, так и не
смонтированных изоляторов;
– в приборе использован ненагружающий метод испытания изолятора и, следовательно, прочность изолятора в процессе испытаний
не понижается. Время полного обследования прибором МетаконЭкспресс 110 одного изолятора, включая подготовительные операции, занимает не более пяти минут;
– результаты испытаний сохраняются в памяти прибора, могут быть
переданы на компьютер (что позволяет следить за состоянием каждого
изолятора в течение нескольких лет) и распечатаны в виде акта.
Подробно последовательность работ по акустическому контролю
фарфоровых ОСИ с применением прибора Метакон-Экспресс 110
рассмотрена в работе [23].
3.3. Ультразвуковой неразрушающий контроль
фарфоровых опорно-стержневых изоляторов
Ультразвуковой неразрушающий контроль (УЗНК) позволяет вы-
являть дефекты в фарфоровых изделиях, которые возникают как
в процессе эксплуатации, так и при нарушении технологии изготовления изоляторов. К таким дефектам можно отнести наличие трещин,
зон растрескивания в оконечностях изоляторов, около фланцев, различные включения, обжиговую макроскопическую пористость, открытую микроскопическую пористость, засорочную макроскопическую пористость; нарушение состава фарфоровой массы.
56
Ультразвуковой неразрушающий контроль можно выполнить
двумя методами: ультразвуковая импульсная дефектометрия (УЗД);
ультразвуковая импульсная структурометрия (УЗС).
«Ультразвуковая дефектометрия – основана на способности уль-
тразвуковых колебаний распространяться в упругой среде. Ультразвуковые волны отражаются или рассеиваются при взаимодействии
с внутренним дефектом (трещина, раковина, зона растрескивания, зона
неоднородной плотности и т. д.) что позволяет обнаруживать внутренние дефекты изделия. Минимальная площадь дефекта в плоскости может составлять несколько квадратных миллиметров» [25, с. 21].
«Ультразвуковая дефектометрия изоляторов осуществляется
упругим ультразвуковым импульсным методом. Первичный информационный параметр – амплитудный. Способ индикации первичной
информации – пьезоэлектрический. Способ представления окончательной информации – электроннолучевой. При УЗД используются
различные варианты эхо- и теневого методов» [5, п. 3.2].
Ультразвуковая структурометрия сводится к измерению скорости
распространения в фарфоровом изделии ультразвуковых колебаний
(УЗК) различных типов (продольных, поверхностных, «головных»),
с помощью которых выявляются дефекты типа открытой микроскопической пористости, нарушения состава фарфоровой массы.
УЗС позволяет измерять также и скорость затухания продольных
УЗК, по величине которой можно выявить засорочную макроскопическую пористость и, в некоторых случаях, ЭМАП.
В основном, прозвучивание при УЗС осуществляется в варианте
«эхо» (эхо-методом), при котором один и тот же датчик служит и
для излучения, и для приема УЗК.
В некоторых случаях используется «сквозное» прозвучивание
(теневой метод) с помощью двух датчиков.
В работе [5] отмечены особенности УЗНК: «при УЗНК ОСИ методика предусматривает в основном контроль оконечностей ОСИ,
от верхней торцевой поверхности (ВТ) изолятора до верхнего «опасного» сечения (ВОС) включительно, и от нижнего торца (НТ) до
нижнего «опасного» сечения (НОС) включительно.
57
В ряде случаев предусмотрено проведение УЗС ОСИ в областях
ниже ВОС и выше НОС.
При УЗНК ОСИ в ВОС и НОС используют в основном прямой
совмещенный ультразвуковой преобразователь (датчик) рабочей частотой 5,0 МГц (контроль в режиме «эхо»). В некоторых случаях
предусмотрено использование двух таких датчиков (режим сквозного
прозвучивания), а также использование датчика (датчиков) рабочей
частотой 2,5 МГц.
При УЗД оконечностей предусмотрено в основном использование пары наклонных датчиков 5,0 МГц. Хотя иногда могут использоваться наклонные датчики 2,5 МГц, а также режим «эхо».
УЗНК ОСИ перед их монтажом методически мало отличается
от УЗНК ОСИ, уже смонтированных в аппаратуре, так как в любом
случае доступ к контролируемому изделию возможен только с боковой поверхности ввиду наличия сплошных металлических фланцев» [5, п. 3.2].
Авторы работы [25] отмечают: «Согласно методике, разработанной
АООТ НИИ «Электрокерамика» и ООО «ЦИВОМ», все изоляторы по
результатам эксплуатационного УЗНК разделяются на 5 сортов.
I. Изделия I сорта считаются полностью годными и повторного
УЗНК не требуют. Они эксплуатируются без ограничений в течение
срока службы в качестве ответственных элементов изоляционных
конструкций.
II. Изделия II сорта соответствуют требованиям ГОСТ. Могут
эксплуатироваться также без ограничений, но при периодическом
контроле (проводится дефектометрия оконечностей). По данным УЗС
скорость УЗК в изоляторе близка к браковочному критерию.
III. Изделия III сорта рекомендуется сохранить лишь для менее
ответственных конструкций (шинные мосты, стойки и т. п.) при условии периодического проведения дефектометрии оконечностей.
К изоляторам III сорта относятся изоляторы, у которых по ре-
зультатам УЗС обнаружена глубинная ОМИП хотя бы в одной оконечности, но при этом по данным УЗД в оконечностях изолятора отсутствуют МД, ЗР и ОМАП.
58
По результатам УЗС может быть рекомендована очередная замена, начиная с изделий, имеющих минимальные среди изделий данного «класса» скорости УЗК.
IV. Изделия IV сорта подлежат внеочередной замене и учащенному контролю до этого.
У изоляторов этого сорта в оконечностях имеются МД и/или ЗР,
либо одновременно ОМИП и ОМАП, либо околоповерхностную
ОМИП, либо настолько грубую глубинную ОМИП, что она может
привести к впитыванию влаги в фарфоровое тело изолятора при случайном сколе.
При невозможности заменить изоляторы IV сорта немедленно,
рекомендуется эксплуатировать их в щадящем режиме либо с использованием страхующих устройств.
Проведение повторного УЗНК для изоляторов IV сорта смысла
не имеет, как и герметизация армировочных швов ОСИ, имеющих ЗР.
V. Изделия V сорта подлежат немедленной замене. У изоляторов
этого сорта визуально выявляются трещины, которые могу классифицироваться как выходы ЗР и МД на поверхности изолятора»
[25, с. 21]. К изделиям V сорта относятся также полностью разрушившиеся изоляторы.
«Отметим, что браковочные критерии ультразвукового неразрушающего контроля зависят от целого ряда факторов (состава фарфоровой массы, типа изделия, особенности технологии, применяемой на
заводе-изготовителе фарфора в конкретный период). Поэтому приходится определять браковочные критерии отдельно для различных
партий изоляторов» [25, с. 21].
В работе [25] приведен подробный анализ результатов УЗНК
опорно-стержневых фарфоровых изоляторов как при их эксплуатации, так и при входном контроле на объектах Сургутских электрических сетей.
«При проведении ультразвуковой структурометрии некоторых
изоляторов было обращено внимание на граничные скорости распространения ультразвуковых колебаний для изоляторов 130 подгруппы,
59
заявленной в заводской документации. В связи с этим, для определения состава применяемой фарфоровой массы, в специализированных
лабораториях были проведены химический анализ образцов фарфора
и определение кажущейся плотности и пористости. Результаты химического анализа показали, что представленная фарфоровая деталь
не может быть отнесена к подгруппе 130, а соответствует требовани-
ям ГОСТ 20419-83 [2] для глиноземистого электротехнического фар-
фора подгруппы 120» [25, с. 24].
Рассмотрим некоторые типы приборов, применяемых для ультразвукового контроля фарфоровых ОСИ.
Дефектоскопы ультразвуковые УД2-12
Дефектоскопы ультразвуковые УД2-12 предназначены для ультразвукового контроля продукции на наличие дефектов типа нарушения сплошности и однородности изделий с шероховатостью поверхности Rz не более 250 мкм и сварных соединений, для измерения
глубины и координат их залегания [26].
Принцип действия дефектоскопов типа УД2-12 основан на реализации эхометода, теневого метода, зеркально-теневого метода ультразвукового контроля совмещенными или раздельно-совмещенными
пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) при контактном способе ввода ультразвуковых колебаний (УЗК).
Формируемый прибором зондирующий электрический импульс
посредством ПЭП возбуждает в исследуемом изделии ультразвуковую волну, фронт которой, отражаясь от области дефекта в материале, возвращается к приемному ПЭП, в котором преобразуется опять
в электрический сигнал. Принятый сигнал усиливается и преобразуется к виду, удобному для регистрации и наблюдения.
Зная скорость распространения ультразвуковой волны в исследуемом материале и время её прохождения от возбуждающего до приемного ПЭП, можно вычислить расстояние до дефекта, его координаты и размер. Указанные параметры дефектоскопом УД2-12 определяются автоматически [26].
Измерение глубины и координат залегания дефектов производится по экрану ЭЛТ и по цифровому индикатору прибора. Выявление
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]