Diagnoż u Analizz Intelligenza tal-Avveljaran Meċkanika fil-Isolaturi ta' Ħalqa Kuraż

Fl-issistemi moderni, l-għażżaturi tal-voltiġġ għoli jilgħaqru ruħa rol fondamentali. Jzappruvaw is-silġ ta’ t-tajjeb tal-makina jew tal-linji waqt it-talb tal-mantien u r-affidabilità fl-operazzjonijiet normali. L-falliment mekaniku tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli, bħal il-kontatt mhux tajjeb, il-falliment tal-aktuator, jew il-fatiga tal-komponenti strutturali, jistgħu jaffettwaw serjusament is-stabbiltà u s-sigurtà tal-purta tal-enerġija kollha.Il-modi tradizzjonali ta’ dettazzjoni ta’ falliment iżviluppaw fuq il-mantien regolari u l-esaminijiet manwali.

Dawn il-modi mhumiex biss ħafna ta’ ħin u ta’ xogħol, imma huma anke susċettibbli li jmissu l-ħin l-aħjar ta’ intervent fit-tanfis tas-silġ tal-falliment. Ma’ l-progres kontinwu tat-teknoloġija, saret disponibbli t-tekniki diagnostiċi żgħar, li joffru soluzzjoni aktar effiċjenti u akkurate għad-dettazzjoni u diagnosi tal-falliment.

It-tekniki diagnostiċi żgħar, bħal il-kollezzjoni ta’ data permezz ta’ sensori, il-processament u analisi tad-data, l-analisi tas-segnali tal-kurrent tal-motor tal-moħħ, u l-misurazzjoni tal-strain resistivi, jistgħu jidentifikaw il-konportament abnormi tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli f’realta’, jpreddikaw il-falliment potenzjali, u jghadu d-deċiżjonijiet tal-mantien. Dan jiżdied signifikantament l-affidabilità u l-effiċjenza operattiva tal-purta tal-enerġija.

1 Tipi Komuni ta’ Falliment Mekaniku fil-Għażżaturi tal-Voltiġġ Għoli
1.1 Il-Falliment ta’ Kontatt Mhux Tajjeb

Il-kontatt mhux tajjeb huwa preċipu minn ossidazzjoni tal-surfaċi tal-kontatt, pressjoni tal-kontatt inqas, jew area tal-kontatt mniżża. Dan it-tip ta’ falliment solitament jilgħab il-resistenza, u jaffettwa il-konduċtività tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli. Minħabba l-kontatt mhux tajjeb, jinket il-ħal mill-kurrent meta jipassja permezz tal-punti tal-kontatt. Dan ma jkunx biss jispejja l-wera tal-punti tal-kontatt, imma jkun ukoll jikkażża problemi aktar serji ta’ effett termiku, bħal il-falliment tal-welding jew l-ħal eċċessivament għoli lokali.

Il-kontatt mhux tajjeb jistgħu wkoll jikkażżaw l-instabilità tal-voltiġġ, u jaffettaw il-qualità tal-voltiġġ tal-purta tal-enerġija. Il-problemi persistenti tal-kontatt mhux tajjeb jistgħu jikkażżaw facilment id-dinjut tal-prestazzjoni tal-insulazzjoni tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli, u jżidu r-riskju tas-sigurtà tal-operazzjoni tal-purta. Għalhekk, huwa essenzjali li niddettaw u nindirizzaw l-problemi tal-kontatt mhux tajjeb fl-għażżaturi tal-voltiġġ għoli f’ħin opportunu biex nżidu l-stabbiltà u s-sigurtà tal-operazzjoni tal-purta tal-enerġija.

1.2 Il-Falliment tal-Aktuator

Il-falliment tal-aktuator huwa problema importanti li jaffettwa l-prestazzjoni tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli. Din it-tip ta’ falliment inkludiva l-wera mekanika, l-unzjoni insuffiċienti, u l-invecchi tal-komponenti. Il-wera mekanika tipikament tirreferi għal dani tal-komponenti drivanti bħal balluri u ingranaggi taħt operazzjonijiet ripetittivi ta’ tmiem. L-unzjoni insuffiċienti tżid il-frizzjoni, u tispedita l-rata tal-wera tal-komponenti mekanika, u tniżża l-effiċjenza operattiva tal-aktuator.

Waqt li tgħaddi l-ħin, il-komponenti diversi tal-aktuator jperdew l-proprijetajiet oriġinali tagħhom jew jiġu deformati minħabba l-invecchi tal-material, bl-effett li jaffettwaw l-affidabilità u s-sigurtà tal-operazzjoni tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli. Jekk dawn il-falliment mhumiex diddetta u indirizza b’mod tempestiv, jistgħu jiġu kawżat l-operazzjoni mhux tajba tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli, u fi każi estremi, jistgħu jiġu kawżat l-periklu tas-stabbiltà tal-operazzjoni tal-purta tal-enerġija kollha.

1.3 Il-Falliment tal-Fatiga u d-Danni tal-Komponenti Strutturali

Il-falliment tal-fatiga u d-danni tal-komponenti strutturali solitament jiġu influenzati minn stress mekaniku ta’ tmiem u fatturi ambientali. Il-komponenti strutturali bħal il-pilastri, il-leġami, u l-balluri jkunu jgħammel gradualment fatiga tal-material taħt l-azzjoni tal-stress mekaniku ta’ tmiem, speċjalment waqt l-operazzjonijiet ripetittivi ta’ ftitjar u ftitjar. Fl-ħin, dawn il-stress jiġu aċċumulati fil-material, jiġu kreati u jiġu propagati mikro-fisuri, li Alla fine jivvolsu fis-danni mekaniku signifikanti.

Ftitjar, il-fatturi ambientali bħal il-bidla fl-temperatura, l-umidità, u l-ambjenti korrosivi jistgħu jspeditu l-rata tal-fatiga tal-komponenti strutturali, u jaffettaw l-proprietajiet mekanika u l-ħin ta’ servizz. Il-falliment tal-fatiga u d-danni tal-komponenti strutturali ma jaffettawx biss l-funzjoni normali tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli, imma jkunu wkoll periklu għall-stabbiltà olliega tal-purta tal-enerġija.

2 Metodi Diagnostiċi Żgħar għal Falliment Mekaniku tal-Għażżaturi tal-Voltiġġ Għoli
2.1 Sensori u Kolezzjoni ta’ Data

Is-sensori jilgħaqgħu ruħa rol fondamentali fid-diagnosi tal-falliment mekaniku tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli. Huma preċipu responsabili għal kolezzjoni ta’ parametri fizici miħudien waqt l-operazzjoni tal-makina, bħal ivvazzjoni, suġġien, temperatura, u kurrent. Lil għażżaturi tal-voltiġġ għoli, is-sensori prinċipali li jikkonsidraw huma is-sensori tal-ivvazzjoni, is-sensori tal-emissjoni akustika, u is-sensori tal-kurrent u voltiġġ.

Is-sensori tal-ivvazzjoni jintużaw biex jdettaw il-frekwenza u l-amplitud tal-ivvazzjoni li jingħadu mil-komponenti tal-makina waqt l-operazzjoni. Permezz tal-analisi tad-data tal-ivvazzjoni, huwa possibli li npreddikaw il-wera tal-makina u l-falliment egżistenti. Ġeneralement, il-frekwenza tal-ivvazzjoni tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli li joperax normali għandha tkun fil-limiti standard (normalment, il-limital jisettjaw biex ikunu aktar minn 10 darba l-frekwenza tal-operazzjoni). Jekk tiżid mill-limiti, din tista’ tinkiteb anomali. Skema ta’ sensur tal-ivvazzjoni hija t thawra fil-Figura 1.

Is-sensori tal-emissjoni akustika jkaptaw is-suġġien permezz tal-onji akustika ta’ frekwenza għoli li jingħadu minn difetti tal-material jew strutturali. Waqt l-operazzjoni tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli, jekk jkun hemm fissur jew l-ħal mhux tajjeb, is-sensori tal-emissjoni akustika jistgħu jkaptaw fl-ħal fl-isbaħ immedjat permezz tal-defarmazzjonijiet jew ir-ruptur minuri. Il-prinċipju tas-sensur tal-emissjoni akustika huwa t thawra fil-Figura 2.

Is-sensori tal-kurrent u voltiġġ preċipu jmonitorjaw il-bidliet fil-livelli tal-kurrent u voltiġġ li jimpassjaw permezz tal-għażżatur tal-voltiġġ għoli. Il-letturi anormali tal-kurrent jew voltiġġ mis-sensori dan jkunu indikaturi ta’ problemi fl-iktar tal-kontatt elektriku jew funzjonalita’.

1 - Aħtri tal-bult; 2 - Is-silġ; 3 - Kristalli piezoelettrika; 4 - Amplifikatur elektroniku; 5 - Konnettur terminali

Fil-kontest tad-data tal-kolezzjoni, il-missjun prinċipali hi biex tintibu l-data ikkolta mill-sensori f’informazzjoni utilizzabbli. Sistem tal-kolezzjoni tad-data tipikament jikkonsisti mill-aspetti seguenti:

• Unità ta’ Aċċess tad-Data (DAU). IDAU preċipu responsabili għal riceviment tas-signali analogi minn sensori diversi u konverżjoni ta’ dawn is-signali analogi f’signali digitali. IDAU jgarantu li l-data tikkoletta b’rata opportuna (normalment b’timp ta’ risposta fil-range millisecondi) u b’darja partikulari (normalment raggiungendu 16 bit jew aktar) biex tkun soddisfa l-ixxiem tar-risorse successivi.

• Trasferiment tad-Data. Id-data ikkolta tittrasferi lil server ta’ processament central permezz ta’ rete ta’ komunikazzjoni stabili. Din il-pass sovent dependi minn teknoloġiji ta’ komunikazzjoni wireless bħal Wi-Fi jew reti 4G/5G, li jistgħu jżidu l-veloċità u l-effiċjenza tal-trasferiment tad-data u jniżżlu l-komplikazzjoni u s-spesa tal-kablagġ.

• Storja u Manġament tad-Data. Wara l-trasferiment tad-data ssukċess, storja u manġament tad-data efifikiżi huma meħtieġa fuq server jew fil-cloud biex tikbarra database aktar kompleta. Storja tad-data għandha ssoddisfa l-access veloċi u l-analisi ta’ data massiva, għalhekk huma meħtieġa baza ta’ data performanti biex ikkomplu bil-query u l-irtrov tad-data. Skema ta’ l-istabliment tal-database hija t thawra fil-Figura 3.

Permezz is-sensori u kolezzjoni tad-data, monitorjar realta’ l-status operattiv u l-indikaturi tal-prestazzjoni tal-makina jistgħu jkaptaw fl-ħal defektivi potenzjali, jfornixxu base neċessarja għad-diagnosi żgħar tal-falliment mekaniku, jiġboraw l-ġenewsa tal-falliment, u jagħti garanzija lill-stabbiltà tal-operazzjoni tal-purta tal-enerġija.

2.2 Processament u Analisi tad-Data
2.2.1 Analisi Tal-Frekwenza Temporali

L-analisi tal-frekwenza temporali hi metodu ta’ processament tad-data efficienti li jistgħu jkonvertu s-signal mill-domini tal-ħin għal domini tal-frekwenza, bl-effett li jirrevela l-karatteristiċi interni u l-trendi tal-bidla tas-signal. Il-metodi ta’ analisi tal-frekwenza temporali komuni inkludiva l-Transformata Fourier ta’ Qasir (STFT), l-transformata wavelet, u l-distribuzzjoni Wigner-Ville.

STFT joperax transformata Fourier lokali tas-signal permezz ta’ finestra ta’ daqs fix, li jgħamillu appropriatu għal analisi tas-signal li l-frekwenza tagħhom tibdel bil-mod qasir fit-ħin. Pereżempju, waqt l-monitorjar tal-aktuator, STFT jistgħu jidentifikaw l-drift tal-frekwenza każati minn frizzjoni jew l-ħal mhux tajjeb strutturali.

It-transformata wavelet tista’ tfornixxi finestri ta’ daqs varjabbli, li jgħamillu appropriati għal processament tas-signal b’karatteristiċi mutazzjoni istantanea. Permezz tal-adattazzjoni tal-funżjoni madwar, identifikazzjoni preċiża tal-ivvazzjoni anormali f’determinat band ta’ frekwenza tista’ tkun erġa’ possibli.

Bħala strument avviżat tal-analisi tal-frekwenza temporali, l-distribuzzjoni Wigner-Ville, malgrado li jgħadu interference termini cross, tista’ tippresenta analisi aktar fina tal-ħin u frekwenza tas-signal, li jagħmelha partiċolarment approprjata għad-detuzzjoni tal-falliment f’ambjenti tas-signal komplikati.

Fil-applikazzjonijiet prattika, kombinazzjoni tal-metodi ta’ analisi tal-frekwenza temporali menzjonati fuq mat-data oridinali misurata permezz is-sensori tista’ jmonitorjaw u jdiagnostikaw l-operazzjoni tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli b’mod akkurat. Fil-kondizzjonijiet normali ta’ operazzjoni, l-intervall ta’ frekwenza tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli solitament jistgħu jiġu mmantenu bejn 50-100 Hz; mentri fl-kaz tal-kontatt mhux tajjeb, fatiga tal-komponenti strutturali, u d-danni, l-frekwenza tal-għażżaturi tal-voltiġġ għoli se tshifta signifikantament jew se japparu komponenzi tal-frekwenza ġodda.

2.2.2 Il-Machine Learning u r-Rikonośćen ta’ Pattern

Prima, wara l-kolezzjoni tad-data, permezz etap ta’ pre-processament bħal l-eliminazzjoni tal-nies u l-estrarre tal-karatteristiċi, data tal-input jgħun preparata għal algoritmi ta’ machine learning. Id-data inkludiva komponenzi tal-frekwenza tas-signal tal-ivvazzjoni, karatteristiċi tal-forma tal-parametri elektriku, u sliem.

Tnejn, algoritmi ta’ apprendiment supervisati bħal Support Vector Machines (SVM) u Random Forest jistgħu jintużaw biex jklassifikaw id-data ottenuta mill-sensori. Dawn l-algoritmi jkunnu tmomminati biex jidentifikaw tipi differenti ta’ pattern tal-falliment, bħal il-pattern uniku tas-signal cauzati minn kontatt mhux tajjeb jew falliment tal-aktuator. Fil-applikazzjonijiet prattika, migħsma ta’ punti ta’ data jkunu input fil-algoritmi għal training biex jgħinu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu jkunu......