Augstsprieguma paralēlie reaktori un viņu vibrācijas uzraudzība un defektu diagnosticēšana

1 Vibrācijas uzraudzības un defektu diagnosticēšanas tehnoloģija augstsprieguma paralēlveidolām
1.1 Mērījumu punktu izkārtošanas stratēģija

Augstsprieguma paralēlveidola vibrācijas raksturlielumi (frekvence, jauda, enerģija) tiek pilnībā ierakstīti darba žurnālos. Vibrācijas analīze koncentrējas uz elektriskā lauka sadalījuma sarežģītību viju galos. Kvantitatīvi novērtē laukstipruma sadalījumu darbības/vijbolīgā pārsprieguma laukā un garuma izolācijas sprieguma gradienta raksturlielus virs normālā sprieguma. Mērījumu punktu izkārtošana jāatbilst prasībām par vibrācijas autenticitāti, drošību un inženierzinātnisko racionālumu. Tā kā tvertnes augšdaļā ir augsts varonijs, sensori labāk ievietot apkārt tvertnes sienām. Tvertnes ārējo virsmu jāsadala taisnstūra vienībās, standarta punkti jānosaka kā ģeometriskie centri ar sistēmatisku nummerāciju, nodrošinot, ka punktu attālums ≤ 50 cm, līdzsvarojot montāžas telpu un galveno zonu apmierinājumu. Izkārtošanas shēma jāoptimizē dinamiski, balstoties uz aprīkojuma struktūru, tehniskajiem specifikācijiem un drošības standartiem, nodrošinot datu atsekojamību un riska kontrolēšanu.

1.2 Vibrācijas signāla raksturlielumu izgūšanas metode

Augstsprieguma paralēlveidolu vibrācijas uzraudzība izmanto sensoru sistēmu, lai iegūtu vibrācijas raksturlielumus. Eksperimenti izmanto divas stāvokļa situācijas: 75% no nominālā slodzes un mehānisko ierobežojumu noņemšanu. Aprīkojuma vibrācija tiek radīta divos mehānismos: dzelzs šķērsgriezuma magnetostrikcijas efekts, kas izraisa periodisku šķērsgriezuma/garuma deformāciju; alternējoša elektromagnētiskā spēka inducētais 95 Hz raksturīgais vibrācijas frekvenču komponents dzelzs šķērsgriezuma saskares vietā. Vibrācijas jūtība nāk no elektromagnētiskā-mehāniskā savienojuma. Svilpināti dzelzs šķērsgriezumi vai deformētas vijas izraisa neērtākus amplitūdes spektros (95 Hz/150 Hz), laika domēna formās un galvenās komponentes koeficientos. Izveido daudzdimensionālu raksturlielumu sistēmu, kas ietver amplitūdu, asimetriju un ekscesu. Pētījumi fokusējas uz zemfrekvenčajiem komponentiem zem 1 kHz, veidojot vibrācijas raksturlielumu modeli, kvantificējot laika-frekvenču likumus, lai atbalstītu defektu diagnosticēšanu.

Uzrādītais segmentētais diskretais jaudas spektrs attēlo signāla jaudas spektru, kā Formula (1).

Formulā: $N$ ir mērījumu mācībspēku skaits; $f$ ir mērījumu frekvence; $o(k)$ ir visu frekvenču komponenšu amplitūdu kvadrātu summa starp -80 Hz un 100 Hz. Tā kā augstsprieguma paralēlveidolas struktūra ir sarežģīta, iekšpusē notiek daudzi nelīnijas faktori, piemēram, atstarpe un refrakcija. Katra harmoniskā komponenta amplitūda mainās dažādos apstākļos.

1.3 750 kV augstsprieguma paralēlveidolu iekšējo defektu diagnosticēšana

Kā galvenais reaktivā spēka kompensācijas ierīce enerģētikas sistēmā, augstsprieguma paralēlveidolu darbības uzticamība tieši saistīta ar sistēmas stabilitāti. Šīs kontrolierās reaktoru ierīces ir ar īpašu struktūru un sarežģītiem defektu mehānismiem, un defekti var izraisīt pārsprieguma/pārstrāvas risku. Ņemot vērā 750 kV ierīces, liela kapacitātes gājiena defekts kontrolēšanas vijā izraisa gājiena skaita neapmierinātību. Tās harmoniskās komponentes, kā arī DC un paraugās, ir superpozīcijā nepāra rādītāji. Turklāt, jo inducētie elektrodinamiskie spēki defektā kontrolēšanas vijā atšķiras, defektā fazē kontrolēšanas vijā rodas neapmierināts inducēts elektrodinamisks spēks $\Δe$, kā parādīts Formulā (2).

Formulā: w ir reaktora īsā gājiena attiecība; χ ir kontrolēšanas vijas nominālais spriegums. Vibrācijas signāla amplitūda, komponentu koeficients, vidējais kvadrātfails un neapmierinātais inducētais elektrodinamiskais spēks Δe Formulā (2) kopā veido reaktoru iekšējos defektu raksturlielumus. Tā defektu diagnosticēšana ir parādīta Formulā (3).

Pētījumi liecina, ka vibrācijas raksturlielumu un reaktora mehāniskā stāvokļa korrelācija ir stiprāka nekā ar spriegumu, kas efektīvi samazina elektrotīkla svārstījumu iedarbību. Normālā darbībā 750 kV reaktors caur trīs fāžu struktūru ģenerē līdzsvarotus paraugās harmoniskos rādītājus. Viens fāzes defekts sabojās harmoniskā līdzsvaru, un, tā kā kontrolēšanas vijas rezistīvā raksturojuma dēļ, rodas piecas reizes lielāks par nominālo pārstrāva. Šis anormālais strāva izraisa tīkla pusē strāvas pieaugumu piecas reizes par normālo, pieharmoniskās deformats, kas draud elektrotīkla drošību.

2 Testa verifikācija un rezultātu novērtēšana
2.1 Testa platformas izveide

Izveido simulācijas vidi, balstoties uz divdimensionālu assimetrisku elektriskā lauka modeļu, izmantojot numeriskās metodes, lai pētītu elektriskā lauka raksturlielumus. Tests transformē reaktora drātas un izolācijas komponentus trīsdimensionālā solidā modelī. Grafiskajā interfeisā tas ļauj parametrizētavā iestatīt ledu virsma nomākumu, identificēt drātas plūstošo potenciālu un vizualizēt dinamisku elektriskā lauka.

Garuma izolācijas analīze izmanto četras miksu formu režīmus: pilnas viļņa/apgrieztā viļņa stimulēšanu vijas galā, pilnas viļņa slodzi lineārajā galā un apgrieztā viļņa slodzi neutrālajā punktā, simulējot vijas potenciāla gradienta sadalījumu dažādos darbības apstākļos. Galvenā izolācijas novērtēšanā tiek izveidots elektromehāniskais savienojums elektriskā lauka koncentrēšanās zonām, realizējot vibrācijas raksturlielumu aprēķināšanu un defektu raksturlielumu izgūšanu. Testa modelis ir ar nominālo spriegumu 45 kV, nominālo strāvu 630 A un nominālo reaktanci 1005 Ω.

2.2 Testa rezultāti un analīze

Šīs metodes un divu citu metodēm tiek veikti vibrācijas defektu testi. Trīs metožu testa rezultāti tiek salīdzināti, kā parādīts Tabulā 1.

Kā redzams no Tabulas 2 datiem, salīdzinājumā ar Metodi 1 (maksimālā kļūda 56 μm) un Metodi 2 (maksimālā kļūda 77 μm), šajā rakstā izstrādātā 750 kV augstsprieguma paralēlveidolu vibrācijas testa metode maksimālā kļūda ir tikai 3 μm. Testa 6 gadījumā tās noteiktā vērtība 30 μm pilnībā sakrīt ar iestatīto vērtību. Šī metode samazina maksimālo kļūdu par vairāk nekā 50 μm salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm, un noteiktā vērtība ir tuvāk faktiskajai vērtībai, apstiprinot metodes efektivitāti.

Testa veikta spektra analīze trešajam mērījumu punktam, un tad analizēta defekta cēlonis. Testētais spektra diagramma reaktora trešajam mērījumu punktam ir parādīta Attēlā 1.

Kad galvenais magnētiskais ceļš iet caur dzelzs koku un gājiena atstarpi, formas Maxvela spēka laukā, ar intensitāti divreiz lielāku par strāvu, samazina magnētiskā lauka enerģiju. Spektra analīze rāda, ka katrs mērījumu punkts vibrē aptuveni 100 Hz, un spektra sakrīt ar laika domēna vibrācijas vērtībām, kas norāda, ka vibrācija nāk no galvenā magnētiskā ceļa insulatora magnetostrikcijas efekta.

Šis pētījums izmanto defektu diagnosticēšanas precizitāti kā galveno rādītāju, salīdzinot tradicionālo Metodi 1, Metodi 2 un šajā rakstā aprakstīto algoritmu. Balstoties uz 1000 gadījumu testa kopumu: visām trim metodēm ir pamatprecizitāte >97%. Šīs vibrācijas testa un defektu analīzes metode izrādās izcilāka, ar precizitāti, kas stabilāk >99,5% un 99,8% šķīrām visā testa kopā. Metode 1 precizitātes šķīrs/gravīce ir 98,88%/98,50%, un Metode 2 precizitātes diapazons ir 97,50% - 97,83%. Salīdzinājumā ar labāko Metodi 1, šī metode uzlabo precizitāti par 0,92 procentpunktiem, tuvojoties 100,00% teorētiskajam robežvērtībai, apstiprinot precizitātes priekšrocību 750 kV paralēlveidolu vibrācijas testēšanai un defektu analīzei.

Lai novērtētu veiktspēju, eksperiments izmanto defektu atpazīšanas precizitāti kā galveno rādītāju. Testi rāda, ka detektāja precizitāte stabilizējas 99,50% - 99,80%, apstiprinot abu funkciju efektivitāti: precīzu 750 kV reaktora vibrācijas raksturlielumu mērīšanu un uzticamu defektu diagnosticēšanu.

3 Sekas

Pētījumi liecina, ka, kad augstsprieguma paralēlveidola dzelzs šķērsgriezums ir svilpināts, vibrācijas signāla laika-frekvenču raksturlielumi regulāri mainās. Analizējot parametrus, piemēram, amplitūdas svārstības, dispersiju un 200 Hz enerģijas proporciju, var novērtēt stāvokli. Raksturīgās frekvenču joslas, piemēram, 200 Hz, 300 Hz un 500 Hz, ir saistītas ar darbības apstākļiem. Diagnostikas modelis ir ar labu defektu identifikācijas spēju. Vibrācijas tiešsaistes monitorings var identificēt dzelzs šķērsgriezuma svilpināšanos un viju deformāciju, un testi apstiprina metodes efektivitāti.