Νοηματική Διάγνωση και Ανάλυση Μηχανικών Αποτυχιών σε Υψηλής Τάσης Επιστροφές

Στα σύγχρονα ηλεκτρικά συστήματα, τα ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικά είναι κρίσιμης σημασίας. Εξασφαλίζουν την ασφαλή απομόνωση των ηλεκτρικών εξοπλισμών ή γραμμών κατά τη διάρκεια της συντήρησης και την αξιοπιστία κατά την κανονική λειτουργία. Μηχανικές αποτυχίες των ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικών, όπως κακή επαφή, αποτυχία του μηχανισμού ή κόπωση των δομικών συστατικών, μπορούν να επηρεάσουν σοβαρά τη σταθερότητα και την ασφάλεια του ολόκληρου του ηλεκτρικού συστήματος.Οι παραδοσιακές μεθόδοι ανίχνευσης αποτυχιών βασίζονται στην τακτική συντήρηση και την χειροκίνητη επιθεώρηση.

Αυτές οι μεθόδοι δεν είναι μόνο χρονοβόρες και εργασιοβόρες, αλλά και ευάλωτες στην απώλεια της βέλτιστης χρονικής περιόδου παρέμβασης στις αρχικές φάσεις μιας αποτυχίας. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, έχουν εμφανιστεί νοηματικές διαγνωστικές τεχνικές, που προσφέρουν μια πιο αποτελεσματική και ακριβή λύση για την παρακολούθηση και διάγνωση αποτυχιών.

Οι νοηματικές διαγνωστικές μεθόδοι, όπως η συλλογή δεδομένων με βάση αισθητήρες, η επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων, η ανάλυση του σήματος του ρεύματος του κινητήρα και η μέτρηση της ομοιομορφής επιτάσεως, μπορούν να αναγνωρίσουν ανωμαλίες στη λειτουργία των ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικών σε πραγματικό χρόνο, να προβλέψουν πιθανές αποτυχίες και να καθοδηγήσουν τις αποφάσεις συντήρησης. Αυτό ενισχύει σημαντικά την αξιοπιστία και την λειτουργική αποτελεσματικότητα του ηλεκτρικού συστήματος.

1 Συνηθισμένοι τύποι μηχανικών αποτυχιών σε ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικά
1.1 Αποτυχία κακής επαφής

Η κακή επαφή προκαλείται κυρίως από την οξείδωση των επιφανειών επαφής, έλλειψη επαφής πίεσης ή μείωση της επιφάνειας επαφής. Αυτός ο τύπος αποτυχίας συνήθως οδηγεί σε αύξηση της αντίστασης, επηρεάζοντας την ηλεκτρογονότητα του ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού. Λόγω της κακής επαφής, παράγεται περισσότερος θερμότητας όταν το ρεύμα περνά από τα σημεία επαφής. Αυτό όχι μόνο επιταχύνει την ξεσκάρωση των σημείων επαφής, αλλά προκαλεί επίσης πιο σοβαρά θερμικά προβλήματα, όπως η αποτυχία συγκόλλησης ή τοπική υπερθέρμανση.

Η κακή επαφή μπορεί επίσης να προκαλέσει αστάθεια της τάσης, επηρεάζοντας την ποιότητα της τάσης του ηλεκτρικού συστήματος. Συνεχείς προβλήματα κακής επαφής μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε μείωση της απομόνωσης του ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού, αυξάνοντας τους κινδύνους λειτουργικής ασφάλειας του συστήματος. Έτσι, η εγκαίρως ανίχνευση και η κατάλληλη αντιμετώπιση προβλημάτων κακής επαφής σε ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικά είναι απαραίτητη για την εγγύηση της σταθερής και ασφαλής λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος.

1.2 Αποτυχία του μηχανισμού

Η αποτυχία του μηχανισμού είναι ένα σημαντικό ζήτημα που επηρεάζει την απόδοση των ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικών. Αυτός ο τύπος αποτυχίας περιλαμβάνει μηχανική ξεσκάρωση, έλλειψη λιπαντικού και γήρανση συστατικών. Η μηχανική ξεσκάρωση αναφέρεται συνήθως στην κατάστροφη των οδηγούντων συστατικών, όπως βελτούς και τροχοί, υπό μακροχρόνιες επαναλαμβανόμενες λειτουργίες. Η έλλειψη λιπαντικού αυξάνει την τριβή, επιταχύνοντας την ξεσκάρωση των μηχανικών συστατικών και μειώνοντας την λειτουργική αποτελεσματικότητα του μηχανισμού.

Καθώς αυξάνεται η χρονική διάρκεια λειτουργίας, διάφορα συστατικά του μηχανισμού χάνουν τις αρχικές τους ιδιότητες ή τροποποιούνται λόγω γήρανσης υλικών, επηρεάζοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια της λειτουργίας του ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού. Εάν αυτές οι αποτυχίες δεν ανιχνευτούν και αντιμετωπιστούν εγκαίρως, μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη λειτουργία του ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού, και σε σοβαρές περιπτώσεις, ακόμη και στην απειλή της σταθερής λειτουργίας του ολόκληρου του ηλεκτρικού συστήματος.

1.3 Κόπωση και κατάρρευση δομικών συστατικών

Η κόπωση και η κατάρρευση δομικών συστατικών συνήθως συμβαίνουν υπό την επιρροή μακροχρόνιων μηχανικών επιτάσεων και περιβαλλοντικών παραγόντων. Δομικά συστατικά, όπως στύλοι, σύνδεσμοι και βελτοί, σταδιακά εμφανίζουν υλική κόπωση υπό την επίδραση μακροχρόνιων μηχανικών επιτάσεων, ειδικά κατά τη διάρκεια συχνών λειτουργιών ανοίγματος και κλεισίματος. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι επιτάσεις συσσωρεύονται στο υλικό, οδηγώντας στη δημιουργία και εξάπλωση μικρών ραγιδιών, οι οποίες τελικά εξελίσσονται σε σημαντικές μηχανικές καταστροφές.

Επιπλέον, περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως αλλαγές θερμοκρασίας, υγρασία και επιβλαβή περιβάλλοντα, μπορούν να επιταχύνουν την ρυθμό κόπωσης των δομικών συστατικών, επηρεάζοντας τις μηχανικές ιδιότητες και τη διάρκεια ζωής. Η κόπωση και η κατάρρευση δομικών συστατικών δεν επηρεάζουν μόνο την κανονική λειτουργία των ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικών, αλλά αποτελούν επίσης απειλή για την ολοκληρωμένη σταθερότητα του ηλεκτρικού συστήματος.

2 Νοηματικές μεθόδοι διάγνωσης μηχανικών αποτυχιών σε ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικά
2.1 Αισθητήρες και συλλογή δεδομένων

Οι αισθητήρες έχουν κρίσιμο ρόλο στη μηχανική διάγνωση αποτυχιών των ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικών. Πρωταρχικά, είναι υπεύθυνοι για την καταγραφή κλειδίων φυσικών παραμέτρων κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού, όπως ταλάντωση, ήχος, θερμοκρασία και ρεύμα. Για τα ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικά, οι κύριοι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν αισθητήρες ταλάντωσης, αισθητήρες ακουστικής εκδόσεως και αισθητήρες ρεύματος και τάσης.

Οι αισθητήρες ταλάντωσης χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της συχνότητας και της αμπλιτούδας ταλάντωσης που παράγεται από τα συστατικά του εξοπλισμού κατά τη λειτουργία. Μέσω της ανάλυσης των δεδομένων ταλάντωσης, είναι δυνατό να προβλέψει η ξεσκάρωση του εξοπλισμού και τις υπάρχουσες αποτυχίες. Συνήθως, η συχνότητα ταλάντωσης ενός κανονικά λειτουργούντος ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού θα πρέπει να είναι μέσα στον κανονικό ρυθμό (συνήθως, ο οριακός ρυθμός ορίζεται σε πάνω από 10 φορές την συχνότητα λειτουργίας). Εάν υπερβαίνει αυτόν τον ρυθμό, μπορεί να υποδεικνύει μια ανωμαλία. Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός αισθητήρα ταλάντωσης είναι εμφανές στο Σχήμα 1.

Οι αισθητήρες ακουστικής εκδόσεως καταγράφουν ήχο με βάση υψηλής συχνότητας ήχους που παράγονται από υλικά ή δομικές ανωμαλίες. Κατά τη λειτουργία του ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικού, εάν υπάρχουν ραγίδες ή χαλάρωση, οι αισθητήρες ακουστικής εκδόσεως μπορούν να καταγράψουν εγκαίρως τις αλλαγές ήχου που προκαλούνται από αυτές τις μικρές μεταμορφώσεις ή ραγίδες. Ο προσανατολισμός ενός αισθητήρα ακουστικής εκδόσεως είναι εμφανής στο Σχήμα 2.

Οι αισθητήρες ρεύματος και τάσης παρακολουθούν κυρίως τις αλλαγές στα επίπεδα ρεύματος και τάσης που περνούν μέσα από το ανωτέρω πυκνότητας διακοπτικό. Ατυχή επιπέδα ρεύματος ή τάσης από αυτούς τους αισθητήρες συνήθως δείχνουν προβλήματα με τις ηλεκτρικές συνδέσεις ή τη λειτουργία.

1 - Τρύπες για βολτσιδάκια; 2 - Θεμέλιο; 3 - Πιεζοηλεκτρικά κρύσταλλα; 4 - Ηλεκτρονικός Ενισχυτής; 5 - Συνδετήρας άκρων

Σε ό,τι αφορά τη συλλογή δεδομένων, ο κύριος στόχος είναι να μετατρέψει τα δεδομένα που συλλέγονται από τους αισθητήρες σε χρήσιμες πληροφορίες. Ένα σύστημα συλλογής δεδομένων συνήθως αποτελείται από τα εξής τρία στοιχεία:

• Μονάδα Συλλογής Δεδομένων (DAU). Η DAU είναι κυρίως υπεύθυνη για τη λήψη αναλογικών σημάτων από διάφορους αισθητήρες και τη μετατροπή αυτών των αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά σήματα. Η DAU εξασφαλίζει ότι τα δεδομένα συλλέγονται με κατάλληλο ρυθμό (συνήθως με χρόνο απόκρισης στην τάξη των χιλιοστών δευτερολέπτων) και με κάποια ακρίβεια (συνήθως φθάνοντας στους 16 bits ή περισσότερους) για να εξασφαλίσει την πληροφορία που απαιτείται για την επεξεργασία.

• Μεταφορά Δεδομένων. Τα συλλεγμένα δεδομένα μεταφέρονται σε έναν κεντρικό επεξεργαστή διασύνδεσης μέσω ενός σταθερού δικτύου επικοινωνίας. Αυτό το βήμα συνήθως εξαρτάται από τεχνολογίες άσκια επικοινωνίας, όπως Wi-Fi ή 4G/5G δίκτυα, που μπορούν να αυξήσουν την ταχύτητα και την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς δεδομένων και να μειώσουν την πολυπλοκότητα και το κόστος των καλωδιών.

• Αποθήκευση και Διαχείριση Δεδομένων. Μετά την επιτυχή μεταφορά δεδομένων, πρέπει να γίνει αποτελεσματική αποθήκευση και διαχείριση δεδομένων σε έναν επεξεργαστή ή στο cloud, για να δημιουργηθεί ένα πιο ολοκληρωμένο database. Η αποθήκευση δεδομένων πρέπει να υποστηρίζει την ταχεία πρόσβαση και την ανάλυση μεγάλων δεδομένων, οπότε απαιτούνται υψηλής απόδοσης databases για την επίτευξη της ερώτησης και ανάκτησης δεδομένων. Ένα σχηματικό διάγραμμα της δημιουργίας του database είναι εμφανές στο Σχήμα 3.

Μέσω των αισθητήρ