Сафарбаков А.М., Лукьянов А.В., Пахомов С.В. Основы технической диагностики деталей и оборудования. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Иркутский государственный университет путей сообщения

А.М. Сафарбаков, А.В. Лукьянов, С.В. Пахомов

ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

ДЕТАЛЕЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

Ч. 2

Учебное пособие по дисциплинам

«Основы технической диагностики»,

«Прикладная механика»

для студентов специальностей

«Электроснабжение железных дорог»,

«Автоматика, телемеханика и связь

на железнодорожном транспорте»

Иркутск 2007

УДК 658.5: 681.3

ББК 39.275

С 195

Рецензенты: доктор технических наук

Н.Н. Куцый, профессор ИрГТУ;

доктор технических наук

А.В. Крюков, профессор ИрГУПСа

Сафарбаков А.М. Основы технической диагностики деталей и обо-

рудования [Текст]: учебное пособие / А.М.Сафарбаков, А.В.Лукьянов,

С.В.Пахомов. – Ч.2 – Иркутск: ИрГУПС, 2007. – 110 с.

Изложены основные понятия и определения технической диагности-

ки, принципы разработки математических моделей диагностируемых дета-

лей и оборудования, статистические методы распознавания признаков, ме-

тоды диагностирования. Даны физические методы контроля, применяемые

в технической диагностике, при помощи которых дается заключение об

исправности деталей и оборудования, методы оценки информативности

диагностических признаков. Описаны современные средства диагностиро-

вания деталей и оборудования систем электроснабжения железных дорог,

систем автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспор-

те. Приведены основные методы и способы измерения величин, характери-

зующих состояние объектов систем электроснабжения, систем автоматики,

телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. В контексте кон-

троля и диагностирования ответственных деталей систем электроснабже-

ния и железнодорожной автоматики изложены сведения о предельных со-

стояниях, контроле и технических измерениях этих деталей. Даны общие

сведения о стратегии обслуживания и ремонта оборудования по состоя-

нию.

Пособие предназначено для студентов специальностей: 190401 –

«Электроснабжение железных дорог»; 190402 – «Автоматика, телемехани-

ка и связь на железнодорожном транспорте» и может быть полезно ас-

пирантам и инженерно-техническим работникам в данной области.

Ил.78. Табл.2. Библиогр.: 9 назв.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие……………………………………………………………….

Введение……………………………………………………………………

Глава 8. Средства диагностирования деталей и оборудования

систем электроснабжения на железных дорогах …………..

8.1. Диагностика подвесной изоляции и цепей заземления…….………

8.1.1. Виды и причины повреждений изоляторов и цепей заземления

8.1.2. Методы и средства диагностики подвесной изоляции и

цепей заземления……………………………………………….....

8.2. Диагностика силовых трансформаторов и высоковольтных вводов

8.2.1. Виды и причины повреждения силовых трансформаторов и

высоковольтных вводов……………………………......................

8.2.2. Методы и средства диагностирования силовых

трансформаторов и высоковольтных вводов……………………

8.3. Диагностика токоведущих шин и контактных соединений………...

8.3.1. Виды и причины повреждения контактных соединений……....

8.3.2. Методы и средства диагностирования контактных соединений

8.4. Диагностика выключателей переменного и постоянного тока……..

8.4.1. Основные причины и виды повреждений выключателей

переменного и постоянного тока………………………………...

8.4.2. Методы и средства диагностики выключателей переменного

и постоянного тока………………………………………………..

8.5. Диагностика кабельных линий электропередач……………………..

8.5.1. Причины повреждения кабельных ЛЭП и виды отказов……….

8.5.2. Методы и средства диагностирования кабельных линий

электропередач…………………………………………………….

8.6. Основные требования, предъявляемые к качеству электрической

энергии и уровню напряжения………………………………………..

Глава 9. Средства диагностирования деталей и оборудования

систем автоматики, телемеханики и связи на железных

дорогах …………………………………………………………...

9.1. Диагностирование релейно-контактных устройств автоматики

и телемеханики………………………………………………………...

9.1.1. Виды отказов релейно-контактных схем………………………..

9.1.2. Основные способы диагностирования релейно-контактных

схем и комплексов телемеханики………………..........................

9.1.2.1. Проверка исправности электрического монтажа………...

9.1.2.2. Проверка исправности релейно-контактных схем……….

9.2. Диагностика параметров работы рельсовых цепей………………….

9.2.1. Назначение рельсовых цепей…………………………………….

9.2.2. Характерные неисправности рельсовых цепей…………………

9.2.3. Средства и способы диагностирования параметров работы

рельсовых цепей………………………………………………...

9.3. Диагностирование аппаратуры диспетчерской и электрической

централизации…………………………………………………………

9.3.1. Виды отказов в аппаратуре диспетчерской и электрической

централизации……………………………………………………..

9.3.2. Основные способы и средства диагностирования

аппаратуры диспетчерской и электрической централизации…

9.4. Стенды для проверки блоков электрической и горочной

автоматической централизации…..…………………………………..

9.5. Проверка аппаратуры автоматической локомотивной

сигнализации…………………………………………………………..

9.6. Проверка бесконтактной аппаратуры устройств автоматики и

телемеханики………………………..………………………………….

9.7. Диагностирование радиосредств……………………….…………......

9.7.1. Характерные неисправности радиосредств……………………..

9.7.2. Измерение тока и мощности……………………………………..

9.7.3. Измерение параметров радиоприемников………………………

9.7.4. Измерение параметров радиопередатчиков…………………….

9.8. Комплекс измерительных средств в системе транспорта…………..

9.9. Контрольно-ремонтные пункты и вагоны лаборатории………….....

Глава 10. Принципы обслуживания и ремонта оборудования

АТС и ЭНС по состоянию с применением

автоматизированных систем технического

диагностирования

10.1. Понятие о прогнозировании технического ресурса устройств

по результатам диагностирования………………………………….

10.1.1. Статистический анализ…………………………………………

10.1.2. Накопление информации и ее обработка……………………..

10.1.3. Диагностирование по результатам измерения параметров

10.2. Оценка точности контролируемых параметров……………………

10.2.1. Доверительные границы при нормальном и логнормальном

распределении…………………………………………………..

10.2.2. Доверительные границы при распределении Пуассона……..

10.2.3. Доверительные границы при экспоненциальном

распределении…………………………………………………..

10.2.4. Анализ параметров методом доверительных интервалов……

10.3. Стратегия эксплуатации, обслуживания и ремонта устройств

по состоянию……………………………………………………………

Заключение………………………………………………………………..

Библиографический список……………………………………………..

102

104

108

109

ПРЕДИСЛОВИЕ

С 2000 года Государственным образовательным стандартом в вузах вве-

дена новая дисциплина «Основы технической диагностики» (ОПД.Ф.09) в

рамках которой предполагается изучение следующих основополагающих

разделов технической диагностики для направления подготовки дипломиро-

ванных специалистов «Системы обеспечения движения поездов»: цели и за-

дачи технического диагностирования оборудования; математические мо-

дели и методы в теории технической диагностики; статистические методы

распознавания признаков, анализ граф-моделей; методы оценки информа-

тивности диагностических параметров; основные типы и свойства наполь-

ных и бортовых систем технического диагностирования; понятие о про-

гнозировании технического ресурса устройств по результатам диагности-

рования; стратегии эксплуатации, обслуживания и ремонта устройств по

состоянию.

Так как учебников и учебно-методических материалов по данной дис-

циплине недостаточно, сотрудниками ИрГУПСа разработано настоящее

учебное пособие, в котором систематически изложены вопросы, предпола-

гаемые к изучению в рамках данной дисциплины. Так как проблемы овла-

дения навыками и знаниями в области технического диагностирования де-

талей и оборудования систем электроснабжения, устройств автоматики,

телемеханики и связи на железных дорогах напрямую связаны с изучением

условий функционирования, критериев работоспособности, предельных со-

стояний и условий их возникновения, а также способов измерения и кон-

троля параметров технического состояния деталей и оборудования, то дан-

ное учебное пособие будет полезным и для изучения студентами этого же

направления подготовки курса «Прикладная механика»(ОПД.Ф.02).

В первой части пособия (главы 1 – 7) изложены основы теории, приме-

няемые методы и модели технического диагностирования.

В первой главе приведены цели и задачи технического диагностирова-

ния деталей и оборудования, рассмотрены основные понятия и определения

технической диагностики, показатели диагностирования.

Вторая глава посвящена математическому моделированию объектов ди-

агноза, описанию систем тестового и функционального диагноза, прямых и

обратных задач, алгоритмов диагноза.

В третьей главе подробно рассмотрены статистические методы и моде-

ли распознавания и анализа диагностических признаков развивающихся де-

фектов.

В четвертой главе раскрываются методы оценки информативности кон-

тролируемых и диагностических параметров, метод их минимизации.

Пятая глава посвящена описанию методов и программ (жестко-последо-

вательных и гибко-последовательных) поиска мест возникновения отказов.

В шестой главе дан обзор различных используемых в технической диаг-

ностике физических методов контроля параметров технического состояния

деталей и оборудования.

В седьмой главе приведены описания средств диагностирования дета-

лей, устройств и опор контактной сети.

Во второй части пособия (главы 8 – 10) подробно рассматриваются раз-

личные средства диагностирования систем энергоснабжения, устройств же-

лезнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Здесь же приведено из-

ложение основных принципов и стратегии обслуживания оборудования по

фактическому состоянию.

Восьмая глава посвящена подробному описанию средств диагностиро-

вания деталей и оборудования систем электроснабжения на железнодорож-

ном транспорте.

В девятой главе приведено описание аналогичных средств для оборудо-

вания систем автоматики, телемеханики и связи на железных дорогах.

Десятая глава дает современное изложение принципов обслуживания и

ремонта оборудования и устройств по фактическому состоянию, с учетом

данных, полученных при техническом диагностировании.

Учебное пособие предназначено для углубленного изучения дисциплин

«Основы технической диагностики» (ОПД.Ф.09) и «Прикладная механика»

(ОПД.Ф.02) студентами специальностей: 190401 – «Электроснабжение же-

лезных дорог»; 190402 – «Автоматика, телемеханика и связь на железно-

дорожном транспорте» и может быть полезно аспирантам и инженерно-

техническим работникам в данной области.

ВВЕДЕНИЕ

Одной из наиболее важных и актуальных проблем транспорта и ма-

шиностроения является повышение качества и надежности деталей, меха-

низмов машин и оборудования. Это вызвано постоянным ростом энерго-

вооруженности оборудования современных предприятий и транспорта,

внедрением автоматизированных систем обслуживания и управления.

Очевидно, что увеличение эффективности, надежности и ресурса, а

также обеспечение безопасной эксплуатации механизмов, машин и обору-

дования тесно связано с необходимостью оценки их технического состоя-

ния. Это и определило формирование нового научного направления – тех-

нической диагностики, которое получило широкое развитие в последние

десятилетия.

Техническая диагностика – это область науки и техники, изу-

чающая и разрабатывающая методы и средства определения (распо-

знавания) и прогнозирования технического состояния механизмов,

машин и оборудования, как при их разборке (во время ремонта), так и

без разборки (при техническом обслуживании и эксплуатации).

Это и определило тесную взаимосвязь таких традиционных и новых

общепрофессиональных дисциплин учебного курса инженерных специаль-

ностей вузов, как механика (прикладная механика, детали машин) и техни-

ческая диагностика. Без знания и изучения условий функционирования,

критериев работоспособности, предельных состояний и условий их возник-

новения, способов измерения и контроля параметров технического состоя-

ния невозможно качественное диагностирование деталей и оборудования.

И одновременно, без знания современных способов и средств измерения,

контроля, диагностирования развивающихся дефектов различных деталей и

оборудования сведения по их расчету и конструированию, даваемые сту-

дентам в традиционных курсах прикладной механики и деталей машин,

будут неполными и не отвечающими современным требованиям техниче-

ского прогресса.

Использование методов и средств технической диагностики позво-

ляет значительно уменьшить трудоемкость и время обслуживания и ре-

монта ответственных деталей, машин и оборудования транспорта и про-

изводств, а следовательно, и снизить эксплуатационные расходы.

Техническая диагностика эффективно используется как при произ-

водстве изделий на заводах (пооперационный и выходной контроль), так и

при их эксплуатации. Задачи технического диагностирования решаются с

помощью тестового и функционального диагностирования. Тестовое диаг-

ностирование применяется, когда объект не используется по назначению.

На объект подаются входные тестовые воздействия и фиксируется его реак-

ция, которая сравнивается с эталонной. При функциональном диагностиро-

вании тестовыми воздействиями являются рабочие входные воздействия.

В различных разделах технической диагностики разрабатываются:

- диагностические модели объектов и модели неисправностей;

- методы построения проверяющих и диагностических тестов;

- алгоритмы диагностирования;

- технические средства диагностирования;

- структуры контролепригодных объектов;

- способы автоматизации процессов диагностирования;

- методы обработки диагностической информации;

- методы оценки полноты и эффективности тестирования.

При эксплуатации систем электроснабжения и устройств железно-

дорожной автоматики, телемеханики и связи решение проблем техниче-

ского диагностирования имеет первостепенное значение, поскольку эти

системы и устройства являются обслуживаемыми и восстанавливаемыми.

При их отказах может произойти задержка поездов и в худшем случае –

нарушение безопасности движения. Перед эксплуатационным и обслужи-

вающим персоналом (инженерами и электромеханиками) стоят задачи

контроля и поддержания исправного состояния деталей и оборудования

этих устройств, а в случае возникновения отказов – быстрого их обнару-

жения и устранения. Решение этих задач усложняют особенности эксплуа-

тации таких устройств: непрерывный характер работы; длительный срок

службы (15 – 20 лет); широкое распространение по всей стране; сложные

климатические, динамические и электромагнитные условия работы.

Техническое диагностирование является важной составляющей в

ежедневной практике инженеров в области разработки и эксплуатации

систем электроснабжения, устройств железнодорожной автоматики, те-

лемеханики и связи. В данном пособии рассмотрены основные понятия

технической диагностики и модели неисправностей. Изложены показатели

диагностирования, математические модели и методы в теории техниче-

ской диагностики, методы оценки информативности диагностических па-

раметров, методы и программы поиска места отказов, физические методы

контроля, основные и типы и средства диагностирования деталей и обору-

дования систем электроснабжения, устройств автоматики, телемеханики и

связи на железных дорогах. И, наконец, в пособии изложены принципы

обслуживания и ремонта деталей и оборудования с учетом фактического

состояния.

ГЛАВА 8. СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И

ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

8.1. Диагностика подвесной изоляции и цепей заземления

8.1.1. Виды и причины повреждений изоляторов и цепей

заземления

Изоляторы ЛЭП отказывают по следующим причинам: климатические воз-

действия – 11,7%, посторонние воздействия – 31, 0 %, другие причины – 11,6%,

дефекты конструкции, изготовления и монтажа – 9,9%, старение материалов –

3,8 %, недостатки эксплуатации – 1,5%, недостатки проектирования – 0,5%.

Наибольшая относительная повреждаемость у анкерных и натяжных

изоляторов, так как они испытывают большие механические нагрузки. Тяже-

лые условия работы и у фиксаторных изоляторов из-за воздействия нагрузок

в процессе токосъема.

На ЛЭП и контактной сети применяют тарельчатые изоляторы из фар-

фора, стекла и полимерных материалов, а также стержневые из фарфора и

полимеров. Повреждения изоляторов различны – внутренний и поверхност-

ный пробои, повреждение при перекрытии дугой, растрескивание и корро-

зия.

Причины отказов изоляторов разделяют на две группы – электриче-

ские и механические. Электрические происходят из-за старения (растрес-

кивания) материала, загрязнения поверхности, перенапряжения и отклю-

чения разъединителей под нагрузкой. Механические (им подвержены в ос-

новном стержневые изоляторы) возникают из-за образования микротре-

щин при ударах и вибрации. Микротрещины возникают и при резких ко-

лебаниях температуры, из-за различия коэффициентов расширения фарфо-

ра, цемента и металла. Вероятность механических повреждений возрастает

с понижением температуры.

8.1.2 Методы и средства диагностики подвесной изоляции и

цепей заземления

Цепи заземлений. Чтобы определить пробивное напряжение искро-

вых промежутков, а также проверить диодные заземлители, используют

прибор «Импульс». На искровой промежуток подается напряжение

300...500 В (для диода напряжение устанавливается в соответствии с клас-

сом диодного заземлителя). Положительный вывод прибора подсоединяют

к катоду, отрицательный – к аноду диода. Среднее время диагностирова-

ния составляет 15 с, диапазон регулирования – от 0 до 2000 В, масса при-

бора 4 кг.

Проверка производится без разрыва цепи заземления, что исключает

трудоемкую операцию по отсоединению заземления. Прибор обладает

следующими данными:

• величина регулируемого выходного напряжения постоянного тока 200

– 2000 Вольт;

• потребляемый ток от аккумулятора при измерении 150 мА;

• габаритные размеры 175 х 165 х 95 мм;

• вес 3 кг.

Перед измерением прибор устанавливается с полевой стороны или

сбоку от опоры. Присоединение зажимов к заземлению опоры и измерение

проводятся только при отсутствии проходящего поезда.

На искровой промежуток подается напряжение 300 – 500 В. После

этого нажимается кнопка на приборе. Если появляется сигнализация, то

это означает, что промежуток закорочен и требует восстановления изоля-

ции. Если сигнализации нет, то напряжение необходимо поднять до 1300

В. Если теперь при нажатии кнопки сигнализация появилась, то нужно вы-

ключить прибор, снова включить его, установить 300 – 500 В и повторно

нажать кнопку. Сигнализация не должна работать. Искровой промежуток

исправен.

Если при напряжении 1300 В сигнализация не появляется, то это го-

ворит о том, что отсутствуют вставки или контакт в искровом промежутке.

При проверке диодного заземлителя прибор положительным выво-

дом подключается к катоду, а отрицательным к аноду. Устанавливается

напряжение, соответствующее классу диодного заземлителя, и нажимается

кнопка прибора. Сигнализация должна отсутствовать при исправном за-

землителе.

Перед установкой на опору искровые промежутки проверяют мега-

омметром МС-06 на 2000 В по схеме на рис.8.1.

Рис.8.1. Проверка искровых промежутков перед их установкой

Увеличивая постепенно число оборотов ручки мегаомметра, наблю-

дают за стрелкой вольтметра. При исправном искровом промежутке стрел-

ка отклоняется до момента пробоя, после чего возвращается в исходное

положение. Показания прибора не должны быть ниже 800 и выше 1200 В.