Садовников М.Е. Надежность и диагностика электрооборудования: Учебное пособие к практическим занятиям

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ГОРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Садовников М.Е.

НАДЕЖНОСТЬ И ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Введение в надежность электромеханических и электротехнических

систем

Учебное пособие

ЕКАТЕРИНБУРГ

2003

Уральская государственная горно - геологическая академия

ОДОБРЕНО

Методической комиссией

горномеханического факультета

“____”_______________2003 г.

Председатель комиссии

__________доц. А. Я. Комаров

НАДЕЖНОСТЬ И ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Введение в надежность электромеханических и

электротехнических систем

Учебное пособие к практическим занятиям по разделу дисциплины

"Надежность и диагностика электрооборудования" для студентов

специальности: 180400 - "Электропривод и автоматика промышленных

установок и технологических комплексов" направления 654500 -

"Электротехника, электромеханика и электротехнологии"

___________________________________________________________________И

здание УГГГА Екатеринбург, 2003

Садовников М.Е. Надежность и диагностика электрооборудования.

Введение в надежность электромеханических и электротехнических систем:

Учебное пособие к практическим занятиям по разделу дисциплины

"Надежность и диагностика электрооборудования" для студентов

специальности: 180400 - "Электропривод и автоматика промышленных

установок и технологических комплексов" направления 654500 -

"Электротехника, электромеханика и электротехнологии".- Изд-во УГГГА,

2003 г.- 44 с.

учебном пособии рассмотрены вопросы терминологии надежности и

технической диагностики электромеханических и электротехнических объектов

в процессе эксплуатации.

Пособие рассмотрено на заседании кафедры электрификации горных

предприятий от 12 сентября 2002 г. (протокол № 1) и рекомендовано для

издания в УГГГА.

Рецензент Троп В.А., доцент, канд. техн. наук

горно-геологическая

академия

, 2003 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Термины и определения ................................................................................... 4

2. Предмет науки о надежности .......................................................................... 5

3. Этапы формирования надежности ................................................................. 5

4. Количественные показатели надежности ..................................................... 6

5. Периоды работы технического объекта ....................................................... 9

6. Техническая диагностика электромеханических и электротехнических

объектов при эксплуатации ............................................................................10

6.1. Измерение сопротивления изоляции .......................................................... 10

6.2. Проверка увлажненности изоляции ............................................................ 16

6.2.1. Метод

коэффициента абсорбции ............................................................ 16

6.2.2. Метод измерения емкости ....................................................................... 18

6.2.2.1. Метод "емкость - температура"........................................................... 18

6.2.2.2. Метод "емкость - частота" ................................................................. 19

6.3. Измерение диэлектрических потерь в изоляции ........................................ 21

6.3.1. Метод измерения тангенса угла диэлектрических потерь ....................23

6.3.1.1. Измерение tgδ "нормальным" высоковольтным

емкостным мостом .............................................................................. 23

6.3.1.2. Измерение tgδ "перевернутым" высоковольтным

емкостным мостом .............................................................................. 24

6.3.1.3. Измерение tgδ высоковольтным емкостным

мостом

с заземленной диагональю ................................................................... 24

6.3.1.4. Измерение tgδ при помощи ваттметровой схемы ............................ 24

6.4. Визуально-аппаратный контроль дефектов изоляции .............................. 26

6.4.1. Метод контроля тепловыделения ........................................................... 26

6.4.2. Метод обнаружения дефектов высоковольтного оборудования

по излучению разрядов в ультрафиолетовом диапазоне ..................... 28

6.5. Испытание изоляции повышенным напряжением..................................... 30

6.5.1. Испытание повышенным переменным напряжением

промышленной частоты ........................................................................... 30

6.5.2.Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.............. 33

6.5.3. Испытание изоляции при помощи индикатора частичных разрядов.. 37

6.6. Испытания высоковольтных изоляторов при рабочем напряжении ....... 41

Список литературы ............................................................................................ 44

Надежность - dependability свойство объекта

сохранять во времени в установленных пределах значения всех

параметров, характеризующих способность выполнять

требуемые функции в заданных режимах и условиях

применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и

транспортирования.

Примечание: Надежность является сложным свойством,

которое в зависимости от назначения объекта и условий его

применения состоит из сочетаний свойств: безотказности,

долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Надежность в технике. Термины и определения.

ГОСТ 27.002-83.-М.: Издательство стандартов,- 1983.

1. Термины и определения

Объект – это предмет (промышленное изделие или группа изделий,

система или ее часть, сборочная единица или комплекс, техническое

сооружение и т.д.), подлежащий исследованию на предмет надежности.

Работоспособное состояние (работоспособность, state

of serviceability)- состояние объекта, при котором значения всех

параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции,

соответствуют требованиям нормативно-технической (НТД

) и (или)

конструкторской документации (КД).

Неработоспособное состояние (неработоспособность,

state of nonserviceability)- состояние объекта, при котором

значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять

заданные функции, не соответствуют требованиям НТД и (или) КД.

Предельное состояние (marginal state)- состояние объекта,

при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или

нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного

состояния невозможно или нецелесообразно.

Исправное состояние (state of operability)-

состояние

объекта, при котором он соответствует всем требованиям НТД и (или) КД.

Неисправное состояние (state of nonoperability) –

состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из

требований НТД и (или) КД.

Повреждение

(damage) - событие, заключающееся в нарушении

исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Дефект (defect) – это неисправность, не приводящая к потере

работоспособности.

Отказ (failure) – событие, заключающееся в нарушении

работоспособного состояния объекта.

Сбой (malfunction) – это кратковременный самоустраняющийся

отказ, при котором для восстановления работоспособности не требуется

ремонта (опасность сбоя в том, что он несет ложную информацию).

2. Предмет науки о надежности

Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей

качества технических устройств и систем. На этом основании она

разрабатывает методы, которые с наименьшими затратами времени и средств

обеспечивают необходимую продолжительность и безотказность работы этих

технических устройств и систем.

В недалеком прошлом надежность изделий машиностроения повышали за

счет запаса прочности, закладываемого в изделие, что

приводило к увеличению

габаритов, массы и стоимости конечного продукта. В электроснабжении задача

надежности, в основном, решалась и до сих пор решается путем

резервирования. Проблема надежности в ее современном виде возникла около

35 лет назад с развитием авиационной и космической техники, где повышать

надежность изделия путем увеличения прочности (габаритов, веса) не

представлялось

возможным. Поэтому, для повышения надежности стали

использовать новые методы, основанные на теории вероятности и

математической статистике.

3. Этапы формирования надежности

Различают следующие этапы формирования надежности объекта или

устройства:

 Надежность при проектировании. Закладывается при конструировании

устройства, и зависит от:

9 требований к самому изделию по надежности;

9 адекватности учета всех эксплуатационных и технологических

факторов (зависящих от количества предварительной информации об условиях

работы объекта и опыта подобного проектирования);

9 квалификации и опыта проектантов;

9 применяемых в изделии материалов и т.

п.

Блок-схема прогнозирования надежности объектов на этапе

проектирования представлена на рис. 3.1.

 Надежность при производстве. Обеспечивается на этапе изготовления

изделия, и зависит от:

9 культуры производства;

9 технологической дисциплины;

9 уровня развития технологии;

9 использования методов контроля качества изделий и др.

 Надежность при эксплуатации. Надежность, обеспечиваемая в условиях

эксплуатации зависит от:

9 методов и условий эксплуатации;

9 принятой системы технического обслуживания и ремонта;

9 режима работы и др. факторов.

4. Количественные показатели надежности

Количественно надежность оценивается следующими показателями:

9 Безотказность (reliability) – свойство объекта,

непрерывно работоспособное состояние в течение некоторого времени или

некоторой

наработки (часы или число циклов).

Безотказность характеризуют:

- вероятность безотказной работы;

- средняя наработка до отказа;

- гамма - процентная наработка до отказа;

- средняя наработка на отказ;

Исходная информация

1. Конструкторская документация.

2. Банк данных об изделиях - аналогах.

3. Результаты испытаний макетов, аналогов и др.

4. Стратегия технического обслуживания и ремонта.

Иерархическая структура изделия

Классификация элементов изделия (деталей)

Отказы опасные для жизни людей Отказы вызывающие экономические

потери

Показатели надежности

определяют расчетным

методом

Показатели надежности

определяют опытно -

статистическим методом и

методом испытаний

Показатели надежности

заданы

Построение спектрального графа,

задание матрицы состояния и т.п.

Определение спектров нагрузок на

элементы

Анализ возможных предельных состояний и процессов утраты

работоспособности

Усталость Кратковременные

перегрузки

Упругость Износ,

истирание

Коррозия,

ползучесть и др.

Вероятностные расчеты по предельным состояниям (построение кривых распределения

отказов элементов)

Корректировка показателей надежности элементов, полученных различными методами

Прогнозирование надежности сборочных единиц и изделия расчетным методом или

методом статистического моделирования

Рис. 3.1. Блок - схема прогнозирования надежности изделий при проектировании

Проверка соответствия полученных показателей надежности требуемым и принятие

решений по обеспечению этого соответствия

- интенсивность отказов;

- параметр потока отказов.

9 Долговечность (longevity)– свойство объекта сохранять

работоспособное состояние до наступления предельного состояния при

установленной системе обслуживания и ремонта.

Долговечность характеризуют:

- средний ресурс;

- средний срок службы;

- назначенный ресурс;

- назначенный срок службы;

- гамма - процентный ресурс;

- гамма - процентный срок службы.

Безотказность

показывает, как долго объект может функционировать без

мер поддержания его работоспособности. Долговечность же рассматривает

работу объекта за весь период эксплуатации и показывает, сколько может

прослужить объект при должных ремонтных и профилактических

мероприятиях.

9 Ремонтопригодность (maintainability) – свойство объекта,

заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению

причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и

восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического

обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность характеризуют:

- среднее время восстановления работоспособного состояния;

- вероятность восстановления работоспособного состояния.

9 Сохраняемость (storageability) - свойство объекта

сохранять значения показателей безотказности, долговечности и

ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Сохраняемость характеризуют:

- средний срок сохраняемости;

- гамма - процентный срок сохраняемости.

Комплексные показатели надежности:

- коэффициент готовности;

- коэффициент оперативной готовности;

- коэффициент технического использования;

- коэффициент технического применения;

- коэффициент сохранения эффективности.

5. Периоды работы технического объекта

Любое техническое изделие в процессе своего существования от момента

начала эксплуатации до

списания проходит три характерных периода (рис.5.1):

9 Период приработки. В этот период отказы возникают из-за ошибок

при проектировании, сборке на производстве, монтаже на предприятии.

Появление отказов, в этот период, стремятся исключить путем замены или

доводки отдельных узлов. Например в электрических машинах притирают

щетки коллекторных узлов, отлаживают подшипниковые узлы, контролируют

Период нормальной

эксплуатации

Период старения

Период

приработки

Время

Интенсивность отказов λ

Рис. 5.1. Периоды работы технического объекта.