RU2287809C1 - Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования - Google Patents
Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287809C1 RU2287809C1 RU2005121090/28A RU2005121090A RU2287809C1 RU 2287809 C1 RU2287809 C1 RU 2287809C1 RU 2005121090/28 A RU2005121090/28 A RU 2005121090/28A RU 2005121090 A RU2005121090 A RU 2005121090A RU 2287809 C1 RU2287809 C1 RU 2287809C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrical equipment
- time
- max
- temperature
- measurement
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники. Способ включает замеры температурных полей электрооборудования, приведение измеренных температур Tmaxk(ti) к единым условиям измерений электрических режимов работы электрооборудования и параметров окружающей среды с учетом коэффициента теплоотдачи теплоизлучающего элемента в момент проведения измерения, экстраполяцию зависимости Tmax(t1i) по времени t и определение остаточного ресурса по выполнению условия Tmax(t1i)≥Tкрит. Технический результат состоит в повышении достоверности результатов оценки состояния электрооборудования. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к тепловому неразрушающему контролю, и может быть использовано для технической диагностики и определения остаточного ресурса (времени работы до выхода из строя) различного электрооборудования.
В современных условиях все более остро встает задача прогнозирования времени бесперебойной работы оборудования и аппаратуры, отказы в работе которой связаны с возникновением техногенных ситуаций и риском для жизни и здоровья обслуживающего персонала и пользователей.
Известны многочисленные методики оценки надежности различного оборудования.
Так известен способ диагностики конструкций и аппаратов и определения их остаточного ресурса (см. патент Российской Федерации №2032163), который заключается в проведении замеров толщин металлоконструкций, сопоставлении их с исходными значениями, вычислении износа, определении скорости коррозии. Далее согласно известному способу определяют области наиболее опасных повреждений, в этих областях проводят отбор проб механическим путем, для каждой пробы определяют величину смещения температурной зависимости характеристик трещиностойкости, выбирают максимальное значение, по которому определяют скорость смещения температурной зависимости характеристик трещиностойкости за период эксплуатации, определяют изменение во времени максимального значения напряжения в областях наибольшей опасности повреждения, определяют изменение критического напряжения, вызывающего разрушение конструкции, а затем расчетно определяют остаточный ресурс эксплуатации. Однако этот способ имеет ограниченную область использования: он применим только в тех случаях, когда можно непосредственно измерить механические характеристики аппаратуры.
Далее известен способ определения остаточного ресурса электродвигателя по авторскому свидетельству СССР №1176273, который заключается в предварительном определении остаточного ресурса в номинальном режиме и времени наработки электродвигателя. Для повышения точности определяют ресурс изоляции обмотки статора при отключении электропитания, измеряют температуру обмотки, время наработки электродвигателя разбивают на интервалы, в которых температура постоянна, измеряют эти интервалы, для определения остаточного ресурса используют определенный алгоритм. Известный способ имеет ограниченную область использования: только для определения надежности электродвигателя, сложен, требует использования сложного оборудования и длительных вычислений.
Известен способ определения надежности радиоэлектронных устройств по авторскому свидетельству СССР №147157. В этом способе определяют ресурсные характеристики для устройства, аналогичного испытуемому и принятого за эталон, подвергают эталон и испытуемое устройство граничным испытаниям при воздействии эксплуатационных факторов, определяют их начальные запасы устойчивости, сравнивают их значения между собой. Для повышения точности вырабатывают часть ресурса эталона и испытуемого устройства, повторяют граничные испытания при воздействии эксплуатационных факторов, определяют остаточные запасы устойчивости к воздействию эксплуатационных факторов, находят средние скорости потери запасов устойчивости для эталона и испытуемого устройства, сравнивают их и по результату сравнения оценивают надежность устройств. Как очевидно, это в значительной мере трудоемкий способ и имеет ограниченную область использования.
Наиболее близким к заявленному способу является способ определения остаточного ресурса электрооборудования по публикации Бажанов С.А., ИК-диагностика электрооборудования распределительных устройств. - М.: НТФ «Электропрогресс», 2000, - 76 с. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; Вып.4(16)]. В соответствии с наиболее близким аналогом производится однократное (в момент времени t0) измерение температурного поля электрооборудования и по результатам контроля производится оценка качества электрооборудования путем сравнения измеренного значения t0 с критическим значением температуры для данного объекта tкрит. Схема проведения измерений приведена на фиг.1, при t0≥tкрит. принимается решение о прекращении эксплуатации объекта. В противном случае объект продолжает эксплуатироваться.
Недостатки известного способа состоят в следующем:
1. Нет возможности оценки остаточного ресурса контролируемого объекта электрооборудования - определения интервала времени безаварийной работы устройства или момента времени выхода устройства из строя.
2. Отсутствует учет случайных изменений параметров режимов электрического питания.
3. Отсутствует учет изменения параметров окружающей среды.
Это приводит к снижению достоверности, объективности результатов контроля и ограничению области использования.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи устранения недостатков ближайшего аналога. В частности изобретение направлено на определение остаточного ресурса электрооборудования с использованием методов неразрушающего контроля, в частности теплового неразрушающего контроля.
Технический результат, который достигается в результате применения заявленного изобретения, по сравнению с ближайшим аналогом состоит в повышении достоверности результатов оценки состояния электрооборудования.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ оценки остаточного ресурса электрооборудования включает
- замеры температурных полей электрооборудования в моменты времени
t0, t1, t2,...tn,, где
ti=t0+Δtmin×i; i=0, 1, 2,...n,
t0 - начальный момент измерения температурного поля,
- определение интервала времени Δtk на k-ом потенциально критически опасном элементе и минимального интервала времени Δtmin, по p критически опасным элементам, как результат решения системы уравнений:
где
p - количество одновременно обследуемых элементов,
Tmaxk - максимальная температура на k-ом обследуемом элементе электрооборудования,
ΔTdev - погрешность измерения температуры техническими средствами,
σ - коэффициент, определяемый случайными шумами и помехами при проведении измерений,
- приведение измеренных температур Tmaxk(ti) к единым условиям измерений электрических режимов работы электрооборудования и параметров окружающей среды следующим образом:
Tmax(t1i)=Tmax(ti)+(Tокр(t1)-Tокр(ti))+(1/Sпов)(q1/α1-q(ti)/α(ti)),
где
Tокр(t1) - температура окружающей среды в момент проведения измерения,
Sпов - эффективная площадь поверхности теплоизлучающего элемента электрооборудования,
q=U2/R - выделяемая мощность от теплоизлучающего элемента в окружающую среду;
U - напряжение нагрузки электрооборудования в момент проведения измерения температуры,
R - электрическое сопротивление теплоизлучающего элемента,
α - коэффициент теплоотдачи теплоизлучающего элемента в момент проведения измерения,
- экстраполяцию зависимости Tmax(t1i) по времени t и
- определение остаточного ресурса по выполнению условия
Tmax(t1i)≥Tкрит.
Сущность изобретения далее поясняется со ссылками на чертежи, где на фиг.1 изображена схема проведения измерений, на фиг.2 приведены изображения термограмм исследуемого электрооборудования с указанными максимальными значениями температур, на фиг.3 приведена зависимость измеренной температуры во времени для нагреваемой площадки контакта разъединителя.
Способ осуществляется следующим образом.
С помощью тепловизионной системы (например, AGEMA 550 фирмы FLIR, или тепловизионной системы фирмы ИРТИС см. книгу авторов О.Н.Будадин, А.И.Потапов, В.И.Колганов и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий. - М.: Наука, 2001, 476 с., где тепловизионные системы описаны в приложении) производят регистрацию термограмм и замеры температурных полей элементов электрооборудования в моменты времени: t0, t1, t2,...,tn.
ti=t0+Δtmin x i; i=0, 1, 2,...n,
t0 - начальный момент измерения температурного поля.
При этом интервал времени Δtk на k-ом элементе (потенциально критически опасном) и минимальный интервал времени Δtmin определяют по р критически опасным элементам, как результат решения системы уравнений:
где
p - количество одновременно обследуемых элементов,
Tmaxk - максимальная температура на k-ом обследуемом элементе электрооборудования,
ΔTdev - погрешность измерения температуры техническими средствами (тепловизионной системой),
σ - коэффициент, определяемый случайными шумами и помехами при проведении измерений (как правило, σ=1...3, см. книгу авторов О.Н.Будадин, А.И.Потапов, В.И.Колганов и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий. - М.: Наука, 2001, 476 с.).
Далее приводят измеренные температуры Tmaxk(ti) к единым условиям измерений электрических режимов работы электрооборудования и параметров окружающей среды, например, следующим образом:
Tmax(t1i)=Tmax(ti)+(Tокр(t1)-Tокр(ti))+(1/Sпов)(q1/α1-q(ti)/α(ti)),
где
Tокр(t1) - температура окружающей среды в момент проведения измерения,
Sпов - эффективная площадь поверхности теплоизлучающего элемента электрооборудования,
q=U2/R,
U - напряжение нагрузки электрооборудования в момент проведения измерения температуры,
R - электрическое сопротивление теплоизлучающего элемента,
α - коэффициент теплоотдачи теплоизлучающего элемента в момент проведения измерения,
Экстраполируют зависимость Tmax(t1i) по времени t и по выполнению условия
Tmax(t1i)≥Ткрит определяют остаточный ресурс - время выхода электрооборудования из строя - tmax.
Экстраполяция осуществляется, например, одним из статистических методов построения преобразования и оценки парных зависимостей по экспериментальным данным или методами построения многомерных имперических зависимостей, см., например, Е.Н.Львовский. Статистические методы построения эмпирических формул. - М.: Высшая школа, 1988, 239 С. Промежуток времени экстраполяции должен превышать предполагаемое время остаточного ресурса. Тот момент времени (tmax), когда будет выполнено условие Tmax(t1i)=Ткрит, и будет временем остаточного ресурса, т.е. временем работоспособности элемента. После этого времени исследуемый элемент выйдет из строя.
Проведены экспериментальные исследования заявленного способа теплового контроля остаточного ресурса электрооборудования.
В качестве объекта исследования использовался контакт разъединителя.
В соответствии со схемой, используемой в ближайшем аналоге и приведенной на фиг.1, в течение 27 месяцев регистрировались дефектограммы развития дефекта контакта разъединителя (см. фиг.2). Одновременно с термограммой на фиг.2 указаны максимальные значения температуры с учетом параметров окружающей среды и режимов электрического питания.
Зависимость измеренной температуры от времени приведена в виде графика на фиг.3.
В качестве примера на рисунке приведена характерная зависимость площадки электрического разъединителя.
После 18 месяцев измерений температура была экстраполирована по времени, но одновременно проводились и ее измерения. Как видно из графика фиг.3, экстраполированная и измеренная температуры практически совпали.
Экстраполяция показала, что на 27 месяце работы температура контактов разъединителя достигнет критической температуры, и он выйдет из строя.
Прямые измерения температуры подтвердили теоретическое прогнозирование.
Статистический анализ показал, что достоверность полученных результатов составляет не менее 0,97.
Проведенный эксперимент подтвердил достоверность и работоспособность заявленного способа теплового контроля и показал, что таким образом возможно с высокой достоверностью определять остаточный ресурс работы электрооборудования.
Claims (1)
- Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования, включающийзамеры температурных полей электрооборудования в моменты времениt0, t1, t2,...,tn,где ti=t0+Δtmin·i; i=0, 1, 2,...n;t0 - начальный момент измерения температурного поля,определение интервала времени Δtk на k-ом потенциально критически опасном элементе и минимального интервала времени Δtmin, no p критически опасным элементам, как результат решения системы уравнений:где p - количество одновременно обследуемых элементов;Tmaxk - максимальная температура на k-ом обследуемом элементе электрооборудования;ΔTdev - погрешность измерения температуры техническими средствами;σ - коэффициент, определяемый случайными шумами и помехами при проведении измерений,приведение измеренных температур Tmaxk (ti) к единым условиям измерений электрических режимов работы электрооборудования и параметров окружающей среды следующим образом:Tmax(t1i)=Tmax(ti)+(Tокр(t1)-Tокр(ti))+(1/Sпов(q1/α1-q(ti)/α(ti)),где Tокр(t1) - температура окружающей среды в момент проведения измерения;Sпов - эффективная площадь поверхности теплоизлучающего элемента электрооборудования;q=U2/R,U - напряжение нагрузки электрооборудования в момент проведения измерения температуры;R - электрическое сопротивление теплоизлучающего элемента;α - коэффициент теплоотдачи теплоизлучающего элемента в момент проведения измерения;экстраполяцию зависимости Tmax(t1i) по времени t,определение остаточного ресурса по выполнению условияТmax(t1i)≥Ткрит.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121090/28A RU2287809C1 (ru) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005121090/28A RU2287809C1 (ru) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2287809C1 true RU2287809C1 (ru) | 2006-11-20 |
Family
ID=37502424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005121090/28A RU2287809C1 (ru) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287809C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564053C2 (ru) * | 2013-08-27 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ измерения тепловых полей электрорадиоизделий |
-
2005
- 2005-07-06 RU RU2005121090/28A patent/RU2287809C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАЖАНОВ С.А. ИК-диагностика электрооборудования распределительных устройств. - М.: НТФ «Электропрогресс», 2000, с.76. Библиотечка электротехника. Приложение к журналу «Энергетик», вып.4(16). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564053C2 (ru) * | 2013-08-27 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ измерения тепловых полей электрорадиоизделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9733201B2 (en) | Thermal age tracking system and method | |
US8521443B2 (en) | Method to extract parameters from in-situ monitored signals for prognostics | |
CN114638280A (zh) | 基于本地设备网络的防爆电机轴承温度异常监测系统 | |
Kwon et al. | A model-based prognostic approach to predict interconnect failure using impedance analysis | |
US11815566B2 (en) | System and method of determining age of a transformer | |
US20130187389A1 (en) | Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor | |
Banerjee et al. | Detrapped charge-affected depolarization-current estimation using short-duration dielectric response for diagnosis of transformer insulation | |
RU2287809C1 (ru) | Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования | |
US20100274529A1 (en) | On-line diagnostic and prediction of dielectric behavior of power transformers | |
US20220170980A1 (en) | Method and device for estimating the ageing of an electronic component | |
US6469516B2 (en) | Method for inspecting capacitors | |
Park et al. | Optimal design of step-stress degradation tests in the case of destructive measurement | |
EP3742139B1 (en) | Testing method for non-invasive temperature measuring instruments | |
CN113191410A (zh) | 一种线性电源使用寿命预测的方法、系统及存储介质 | |
Estrada et al. | Magnetic Flux Entropy as a Tool to Predict Transformer's Failures | |
Hewitt et al. | Electrolytic capacitor age estimation using prbs-based techniques | |
Xu et al. | Consistency check of degradation mechanism between natural storage and enhancement test for missile servo system | |
JP2002277494A (ja) | 電気接点の劣化診断方法および装置 | |
JP6568486B2 (ja) | 温度変化予測解析装置および温度変化予測解析方法 | |
Luo et al. | Life estimation of analog IC based on accelerated degradation testing | |
Bekbaev et al. | On the possibilities of dynamic evaluation of contact surface temperature under impulse-current loads | |
Yun | Entropic approaches for assessment of metal fatigue damage | |
Di Nisio et al. | Methodology for implementing accelerated life stress on stepper motors | |
Staubach et al. | Dielectric response analysis as tool to assess the mechanical deterioration of VPI insulation | |
JPH01311268A (ja) | 金属材料の余寿命評価法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180707 |