Организация мониторинга, экспертной диагностики и прогнозирования технического состояния силовых трансформаторов электроснабжения промышленных предприятий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.22, кандидат технических наук Береговских, Анатолий Владимирович

• Береговских, Анатолий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Береговских, Анатолий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Современное состояние энерюхозяйства промышленных предприятий

1.2. Существующие формы техническою обслуживания и ремонта электрооборудования.

1.3. Техническая диа1 ностика и мониторинг электрооборудования.

1.4. Системы непрерывно! о контроля состояния и диа! носiики С Г.

1.4.1. Способы выявления дефектов в системах кон троля.

1.4.2. Ал1 оритмы обработки диагностируемой информации.

1.5. Факторы, влияющие на возникновение ЧР.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

2.1. Основные положения 1еории планирования эксперимента.

2.2. Методика исследования диэлектрических свойств и характеристик июляционных жидкостей силовых трансформаторов.

2.3. Методика определения влаюсодержания трансформаторно1 о масла

2.4. Исследование ЧР в лабораторной модели силовою трансформатора, находяще1 ося в СЭС.

2.4.1. Устройсию для ишерения характеристик часшчных разрядов.

2.4.2.11роверка и i радуировка измерительно! о устройства.

2.5. Исследование характеристик внутренних повреждений СТ методом теиловизорно1 о наблюдения.

2.6. Методика определения развивающихся дефекюв СТ но результатам хромаю!рафического анализа iазов, растворенных в масле.

2.7. Выводы.

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕС1В В МОДЕЛИРОВАНИИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ВЫВОДА РЕШЕНИЯ.

3.1. Основные положения геории нечетких множесш.

3.2. Нечеткие числа, уравнения и аппроксимация лишниаических значений.

3.3. Принципы построения нечетких алгоритмов вывода решений.

3.4. Определение достоверности экспершых заключений в системе принятия решений в условиях нечеткой среды.

3.5. Выводы.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОНСЛУЖИВЛ11ИЯ В ОТДЕЛЕ ГЛАВ1ЮГО Э11ЕРГЕ ГИКА.

4.1. Структура отдела главною энер!етика промышленной) предприятия

4.2. Ор1анизация подразделения диагносжки в сгрукчуре оiдела 1лавною энер1егика промышленною нредприяшя.

4.3. Ор1анизация экспертной диапюстики силовых трансформаюров промышленных предприягий.

4.4. Технико-экономическое обоснование целесообразности продления срока эксплуатации и шошенных С Г.

4.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Организация мониторинга, экспертной диагностики и прогнозирования технического состояния силовых трансформаторов электроснабжения промышленных предприятий»

Актуальнойь рабшм. Организационная сфуктура промышленною предприятия представляет собой сложную динамическую сис1ему, сосюящую из взаимосвязанных и функционально обособленных подсисюм, стремящихся к постоянному развитию и совершенствованию в соответствии со своими основными целями и задачами. Центральной подсистемой такой системы является основное производство с инфраструктурой, обеспечивающей ею комплексом работ и услуг, направленных на обеспечение эффективною функционирования предприятия. Энерютическое хозяйство предприяшя должно оршнизопывать снабжение техноло1ическою оборудования и машин всеми видами потребляемых энерюресурсов и элекфоэнерг ии.

Силовые трансформаторы (СТ) являются связующим звеном между электростанцией и электрическими сетями предприятия, в значительной мере определяющим надежность работы энергосис1емы и подачи элекфоэнерг ии. Внезапный выход из строя фансформатора причиняе1 особенно большой ущерб, так как при эюм убьики связаны не только с необходимое гыо восстановления трансформа юра, но и, прежде всею, с перерывом в производстве. Однако, в настоящее время yiрожающими темпами растет ишос производственных основных фондов практически на всех промышленных предприятиях. Доля элекфо-оборудования (ЭО), выработавшею свой ресурс, составляет от 30% и более, а для силовых трансформаторов доходит до 70%. Нарастание объема изношенною оборудования и отсутствие возможности ею восстановления вводит энерге-шческое обеспечение в зону повышенною риска, техноло1ических отказов и аварий не только электрооборудования, систем автоматического регулирования, релейной защиты и иротивоаварийною управления, но и tcxhojioi ическою оборудования промышленных предприятий. В тоже время функционирование ЭО за рамками своею жизненною цикла имеег гехнические, методологические, экономические и другие особенности. Специфичность повреждений изношенных СТ, повышенная чувствительность к факторам износа, увеличение скорости развития повреждений в СТ - все это приводит к повышению фактора риска повреждения ИЭО в процессе ею эксплуатции, а также к затруднению в протезировании продолжительности безаварийной работы ИЭО при cymeci-вующих формах техническою обслуживания, реализованных в виде системы планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Система техническою обслуживания и ремонта силовых фансформа'о-ров но текущему состоянию электрооборудования (ТОР СЭО) являе1ся наиболее эффективной, однако требует детальной проработки и совершенствования ор1анизации техническою обслуживания и ремонтов ИЭО. Средства монию-риша и диагностики состояния ЭО, а также применение экспертных систем в оркшизации производственных процессов позволяют изменить с грате! ию ор-1аншации периодически проводимых профилактических рабог на более эффективную систему обслуживания, зависящую от состояния объекта.

Переход от системы ППР к системе техническою обслуживания и ремонтов но состоянию электрооборудования требует также реструктуризации иод-разделений предприятия. Сущеетующие формы ортнизации ремонтных работ промышленных предприятий направлены в основном на проведение IIIIP, поэтому необходимы совершенствование структуры отдела главною энерютика и ор1анизация новой производственной единицы - подразделения технической диатоаики.

13 современных условиях прослеживается 1енденция соизмерят!» затраты и прибыль от любых технических мероприятий, поэтому замена существующей системы предунредигелыю-плановых ремонтов на более эффективную систему с учетом контроля и ранней диашостики будет иметь значительный экономический эффек!.

Целью работы является ор1анизация мониториша, экспертной диашостики и прогнозирования техническою состояния силовых трансформаторов путем разработки методов для эффективного функционирования при совершенствовании структуры энерюхозяйства на промышленных предприятиях.

В соответствии с поставленной целью необходимо решение следующих задач:

1. Определить основные направления организации и совершенствования jnepiохозяйспш промышленных предприятий.

2. Выяви п. наиболее информативные диатосшческие факторы, влияющие на техническое состояние и срок дальнейшей эксплуатации высоковолы-ных силовых трансформаторов.

3. Формализовать нечеткие факторы состояния СТ и их отношения;

4. Определить достоверность экспертных заключений в системе принятия решений в условиях нечеткой среды.

5. Разработать прототип экспертной системы для мониюриша, диагностики и fipoiнозирования сосюяния высоковольтных силовых трансформаторов при выявлении развивающихся дефектов или опасных режимов работы до тою, как они вызову I повреждение, для продления срока службы С Г промышленных предприятий.

6. Разработать сфуктуру подразделения технической диагностики в производственной схеме отдела главною энергетика предприятия для перехода от системы TOP III IP к техническому обслуживанию электрооборудования но ею состоянию.

MeIоды исследования. В работе использовались положения системною анализа, теории вероятности, нечетких множеств, меюды математической статистики, диатостики, методы планирования активною эксперимента, математическое и компьютерное моделирование.

Обоснованное!i> и достоверное!!, научных положений и выводов подтверждается корректным использованием математического аппарата и результатами лабораторных и эксплуатационных испытаний. Достаточное условие основано не на противоречии выдвинутых положений известным и достоверно изученным закономерностям, выдвигаемые научные положения аргументированы известными научными положениями, исгинносгь которых доказана или самоочевидна.

Па защиту выноси ich полученные лично автором следующие научные положения:

1) обоснование информативности основных диапюсшческих факюров техническо1 о состояния С Г;

2) разработанные модели и методы формализации неопределенной информации с помощью теории нечетких множеств;

3) меюдика определения достоверности принимаемою экспертного заключения при информационной поддержке принятия решения;

4) методика доопределения типовых ситуаций до принятия экспертного заключения;

5) предложенная производственная структура подразделения технической диагностики с использованием экспертной поддержки приняшя решений.

Научна» новизна работы заключается в следующем:

1) выявлены наиболее информативные факторы, влияющие на возникновение часгичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов, как основною диапюстическою признака техническою сосюяния СТ;

2) проведена классификация типовых ситуаций, в соответствии с ко юрой возможны проектирование и разработка систем автоматизированной диагностики СТ;

3) разработана меюдика формирования экспертных заключений и определение степени достоверности на основе нечет комножесг венных правил и выводов;

4) разработан прототип экспертной системы поддержки принятия решений по результатам мониторинга для прогнозирования техническою состояния силовых трансформаторов;

5) разработана структура подразделения технической диагностики в отделе главною энергетика предприятия для организации обслуживания и ремонтов ИЗО промышленных предприятий.

Практическая ценность рабспы. Разработан прототип экспертной системы мониторинга и диагностики техническою сосюяния силовых трансформа горой, предложена структура подразделения 1ехнической диагностики в производственной схеме огдела главною энергетика, позволяющая перейти ог существующей формы обслуживания ЭО, реализованной в виде III IP, к сисгеме обслуживания по состоянию. Данная диагносгическая cipyKiypa позволяет осуществлять пропкн техническою состояния силовых грансформагоров на следующий временной интервал, а соответственно позволяет продлить срок эксплуатации изношенною электрооборудования.

Реализация полученных резулыаиж. Полученные в работе резулыагы исследований доведены до инженерных решений, практических рекомендаций и конкретною внедрения. Подразделение технической диагностики, как отдельная производственная структура, образовано в управлении главною энергетика ОАО «Порильскгазпром», являющемся основным поставщиком ЗФ ОАО «ГМК «Норильский Никель», на базе учаегка по наладке, испытаниям и из;.е-рениям электротехнической лаборатории.

Материалы диссертационной рабогы используются в учебном процессе Норильскою индустриального института в дисциплинах специальностей 100400 «Электроснабжение (по отраслям)» и 071900 «Информационные системы в энергегике».

Апробация рабои.к Основные результаты рабогы и материалы исследований докладывались на:

• Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - per ионам» (Вологда, 2005);

• VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука XXI веку» (Майкоп, 2005);

• Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2006);

• Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых (Екатеринбург, 2006);

• III Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Безопасность жизнедеятельности в гретьем гысячелепш» (Челябинск, 2006);

• Региональной научно-технической конференции «Молодые ученые Норильскою нромышленною района - Российскому северу» (2005-2006).

Также материалы диссертации докладывались и получили одобрение на ежеюдных научно-технических конференциях Норильскою индустриальной) инсгшута (2003-2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 pa6oi общим объемом 1,9 печатных листов.

Структура и объем рабопл. Диссертационная работа состоит из введения, четыреч ишв, заключения, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Организация производства (по отраслям)», Береговских, Анатолий Владимирович

4.5. Выводы

1. В результате рассмотрения типовой структуры и обязанностей отдела ьчавною энергетика, связанных с осуществлением системы ТОР СЭО, необходимо проведение технической диагностики и мониторинга состояния ЭО в непрерывном режиме либо с заданной периодичностью для определения необходимых сроков и количества ремонтов ЭО.

2. В соответствии с новыми функциями в отделе главною энергетика требуется создание подразделения технической диагностики с целью контроля параметров функционирования ЭО и их оптимизации, прогнозирования срока службы оборудования.

3. В связи с поставленными задачами подразделение технической диагностики проводит комплекс мероприятий по контролю техническою состояния силовых трансформаторов, прогнозированию дальнейшею срока эксплуатации, оптимизации режимов работы С Г.

4. Для формирования заключения по техническому состоянию силовых трансформаторов при отсутствии достаточной информации, а также при нечетких и неполных данных, ор1анизуется экспертная диагностика для поддержки припиши решений.

5. В структуру экспертной системы входят следующие компоненты: средства диагностики, база знаний, алгоритмы обработки полученной информации, алгоритмы принятия оптимальных решений.

6. Для принятия точного решения в случаях с неполной информацией в экспертной системе разработан алгоритм доопределения экспертного заключения по семантической цепи в диалоговом режиме с пользователем.

7. Результатами проведенных технико-экономических расчетов подтверждена целесообразность продления срока службы изношенных силовых трансформаторов в резервированной се г и при неизменной или возрастающей стоимости силовою трансформатора в течение ею эксплуатации.

114