Надежность энергетического оборудования и методы термографии Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ №2 (20) апрель 2012 г.

ДИАГНОСТИКА

75

НАДЕЖНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ТЕРМОГРАФИИ

RELIABILITY OF POWER EQUIPMENT AND THERMAL IMAGING METHODS

Р.А. РОМАНОВ А.А. БЕЛОУСОВ R. ROMANOV

A. BELOUSOV

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: KEYWORDS:

аспирант СПбГУКиТ, директор по маркетингу и сбыту ООО «Балтех» д.т.н., профессор СПбГУКиТ

graduate student of SPbGUKiT,

Sales and Marketing Manager of Baltech Ltd.

Doctor of Engineering Science, professor SPbGUKiT

термография, тепловизионная диагностика, термограмма thermal imaging, thermal imaging diagnostics, thermal image

Санкт-Петербург [email protected]

Saint-Petersburg

В статье рассматриваются проблемы обеспечения надежности энергетического оборудования методами термографии. The article is concerned with problems of reliability assurance of power equipment using thermal imaging methods.

Современный уровень развития технологий энергетических предприятий предъявляет высокие требования к надежности и безопасности оборудования, а также к эффективной и экономичной его работе. Надежность энергетического оборудования закладывается при проектировании и поддерживается при эксплуатации. Периодические плановые ремонты энергетического оборудования при эксплуатации призваны поддержать заложенный коэффициент надежности с помощью замены износившихся деталей, инструментария и средств технической диагностики. Надежность оборудования базируется на обязательном применении новейших средств, методов контроля и диагностики энергетического оборудования и требует комплексного подхода к решению инженерно-технических проблем.

В настоящее время в энергетике применяется 9 видов и более 50 физических методов неразрушающего контроля, применяемых в отечественной и зарубежной практике для диагностики технического состояния энергомеханического оборудования (электрооборудование, электродвигатели, турбины, дымососы, вентиляторы, редукторы, компрессоры и пр.).

Обслуживание оборудования по фактическому техническому состоянию или про-активное базируется на применении ряда методов технической диагностики и распознавания технических состояний, которые, в сочетании, позволяют определять большую часть различных дефектов, возникающих в технологическом оборудовании предприятия. Для того чтобы использовать определенные виды диагностики, необходимо разбить оборудование по искомым диагностическим признакам технического состояния.

Большинство энергетического оборудования, находящегося в эксплуатации теоретически не рассчитано на всевозможные эксплуатационные воздействия и не испытаны на них при выпуске с заводов, так как отсутствует методики ресурсных испытаний у производителей данного оборудования. Поэтому в эксплуатации приходится решать две основные проблемы с помощью средств технической диагностики:

1. Выявлять развивающиеся дефекты, которые появляются после обычных эксплуатационных воздействий и естественного износа;

2. Определять остаточный ресурс или возможность надежной эксплуатации без

капитального ремонта.

Для выбора того или иного метода нераз-рушающего контроля и технической диагностики (далее НК и ТД) необходимо провести сравнительный анализ эффективности наиболее распространенных методов диагностики применительно к задаче обеспечения надежности и безопасности энергетического оборудования. Для решения указанной задачи воспользуемся наиболее признанными в данное время в теории принятия решений методом анализа иерархий (МАИ).

В соответствие с методом МАИ нам необходимо выбрать наиболее эффективный метод технической диагностики для определения технического состояния энергетического оборудования.

Низший уровень иерархии составляют альтернативы А1, А2, ..., Ап. В качестве альтернатив примем для расчетов три метода технической диагностики. Для диагностики энергетического оборудования наиболее целесообразно применять вибродиагностику (Вд), тепловизионную диагностику (Т) или дефектоскопию (Д).

В качестве критериев возьмем основные преимущества методов технической диагностики и выберем из общего списка три ►

Рис. 1. Классификация видов неразрушающего контроля

Рис. 2. Выбор метода технической диагностики

76 ДИАГНОСТИКА

№2 (20) апрель 2012 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ

наиболее важных для расчетов методом МАИ. В качестве критериев могут быть:

- безопасность измерений (дистанционно или контактно);

- быстрота или скорость измерения (количество измерений за единицу времени);

- простота измерений (понятность и наглядность для любого диагноста);

- эффективность (количество диагностируемых дефектов и узлов данным методом);

- экономичность (стоимость применяемого метода );

- экологичность (использование для измерений дополнительных утилизируемых материалов и компонентов) и пр.

Для расчетов примем, что критериями будут: К1 - экономичность, К2 - безопасность, КЗ - экологичность

Эти критерии будут являться целями для выбора одного из методов и составлять 2-ой уровень иерархии. Общая глобальная цель

- определение самого экономичного, безопасного и экологичного метода технической диагностики (ТД) для определения технического состояния энергетического оборудования - первый уровень иерархии (рисунок 2).

Матрица парных сравнений (МПС) критериев 2-го уровня имеет вид:

ГЦ К1 К2 КЗ

К1 1 4 3

К2 1/4 1 3/4

КЗ 1/3 4/3 1

Экономичность имеет больше преимуществ по сравнению безопасностью (4) и меньше по сравнению с экологичностью (3). Числа во 2-ой и 3-ей строках матрицы выбраны так, чтобы полученная матрица была обратно-симметричной и согласованной.

Вектор-столбец приоритетов, вычисленный приближенным способом, имеет вид:

'0,632' 0,15& ,0.210,

Следовательно, по отношению к высшей цели, экономичность имеет приоритет 0,632, безопасность - 0,158, а экологичность - 0,210.

Выполним теперь оценку альтернатив (3-й уровень) с точки зрения преимуществ каждого метода технической диагностики Т, Д, Вд. Для полной диагностики узлов энергетического оборудования необходимо выбрать метод ТД, который позволяет по

всем альтернативам сделать диагностику электромеханических устройств.

Соответствующие МПС имеют следующий вид:

К1 Т Вд Д

Т 1 1 3

Вд 1 1 3

Д 1/3 1/3 1

0,426 0,426 О Л 49

\

- w

/

К2 Т Вд Д

Т 1 3 6

Вд 1/3 1 2

Д 1/6 1/2 1

К3 Т Вд Д

Т 1 4 2

Вд 1/4 1 1/2

Д 1/2 2 1

'0,571^ 0,143 0,286

ч

— W

Объединим полученные вектор-столбцы в виде матрицы приоритетов П

П-

'0,426 0,426

V

0,149

0.666 0,222 0.111

0.571 0.143 0.286

Умножая матрицу П на вектор-столбец w, получим искомый вектор-столбец приоритетов нижнего уровня иерархии: экономичность, безопасность и экологичность;

'И,494^

П)

(0,632^ 0,158 0,210

0,334 0,171

В соответствие с вычислениями по приоритетности выбираемого метода: термография - 49%, вибродиагностика

- 33% и дефектоскопия - 17%.

В связи с необходимостью диагностики большого количества видов дефектов, имеющих различную физическую природу образования, наиболее эффективным метод технической диагностики для определения технического состояния энергетического оборудования является термография с детальным анализом те-плограмм объектов.

На наш взгляд самым эффективным и простым является метод тепловизионной диагностики (термография) с помощью тепловизоров серии BALTECH TR-01400 (рисунок 4) и программного обеспечения «Протон-Эксперт», разработанного специалистами компании BALTECH. Используя методики интервального оценивания t и t , дисперсионного

^ max min' " г

и дискрименантного анализа, а также применяя нелинейное преобразование теплограмм с целью повышения контраста нашими специалистами разработаны мероприятия по повышению надежности энергооборудования:

- методы и методики тепловизионной диагностики электромеханических систем по тепловому полю объекта;

- разработана классификация видов дефектов энергомеханического оборудования по степени их развития и разбиение по критичности;

- с помощью математических моделей выработаны рекомендации по фактическому подходу к обслуживанию и диагностике энергетического оборудования.

Мы с удовольствие приглашаем всех технических специалистов энергетической отрасли России и стран СНГ для обсуждения вопросов, связанных с повышением надежности энергооборудования. ■

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ

ЛИТЕРАТУРА

1. Дорофеев Д.А. Современные формы технического обслуживания. - СПб: БТЛ, 2007.-106 с.

2. Романов РА., Севастьянов В.В. Концепция «Надежное оборудование»: Методическое пособие, - СПб: Балтех, 2008. - 54 с.

3. Белоусов А.А. Диагностика механических систем аудиовизуальной техники. - СПб: Политехника, 2002. - 152 с.

4. Саати Т.Л. Принятие решений при зависимостях и обратных связях. Москва, ЛКИ, 2001 г., 357 с.

Рис. 3. Схема критериев методов технической диагностики

Рис.4 Тепловизор BALTECH TR-01400 и обработанная на ПК термограмма