Värähtelysignaalin soveltaminen kytkentälaitteisiin
Värähtelysignaalin analyysi sulakkeen (CB) kunnon valvonnassa
Johdanto
Sulakkeen (CB) avaamisen ja sulkemisen aikana syntyy värähtelysignaali. Tämä signaali sisältää arvokasta tietoa laitteen kunnosta, mukaan lukien kaarisyynytysyhteyden avautumishetki, joka voi osoittaa kulun, mekaanisia ongelmia tai muita potentiaalisia ongelmia. Yksi keskeinen näkökohta CB:n kunnon valvonnassa on kytkinten kaarisyynytysmateriaalin kulun mittaus, joka viittaa kaarisyynytysyhteyksien asteittaiseen lyhentymiseen materiaalinvaihdoksen seurauksena jokaista toimintakertaa kohden.
Kytkinten kaarisyynytysmateriaalin kulun mittaus
CB:n kaarisyynytysyhteiden pituus vähenee asteittain niiden kaarisyynytysmateriaalin kulun myötä jokaista toimintakertaa kohden. Tämä kuluprosessi johtaa viiveeseen kaarisyynytysyhteyksien kosketushetkessä, jota voidaan seurata värähtelysignaalilla. Ehdotettu menetelmä perustuu värähtelysignaalin mittaukseen CB:n kuoren avulla käyttäen kiihtyvyysmittaria. Kerätty data voidaan käyttää kahdella pääasiallisella tavalla:
Värähtelykuviojen vertailu viiteennätköön:
Erojen kvantifiointi: Kerätyn värähtelykuvion vertailu viiteennätköön (CB:n tunnettu terve tila) mahdollistaa erojen kvantifiointi. Tämä vertailu auttaa tunnistamaan CB:n käyttäytymisen muutoksia ajan myötä, kuten kasvaneita viiveitä kosketuksen syntyhetkessä kaarisyynytysmateriaalin kulun vuoksi.
Kynnysarvojen perusteella tapahtuva havaitseminen: Voidaan asettaa kynnysarvo, joka aktivoidaan, jos ero ylittää tietyn rajan, mikä osoittaa, että kytkimet ovat kuluneet huomattavasti ja saattavat vaatia huoltoa tai vaihtoa.
Ajanjakson havaitseminen:
Ajanjakson analyysi: Aikaeron analyysi värähtelysignaalin avainsisältöisten tapahtumien välillä (esim. kosketuksen avaamisen ja sulkemisen hetki) mahdollistaa CB:n mekaanisen ajoituksen muutosten havaitsemisen. Esimerkiksi kun kytkimet kuluvat, aikaero avausprosessin alkuun ja itse kytkinten erottumiseen saattaa kasvaa, mikä osoittaa asteittaista kaarisyynytysmateriaalin kulua.
Mekaanisten ongelmien havaitseminen
Värähtelyanalyysi voidaan myös käyttää CB:n mekaanisten ongelmien havaitsemiseen. Yksi tehokas menetelmä tähän on dynaaminen aikamuotoilu (DTW), algoritmi, joka suorittaa aikasarja-aineiston kohdistamisen ja vertailun, jopa silloinkin, kun ne eivät ole täydellisesti synkronisoituneita. DTW on erityisen hyödyllinen värähtelykuvion hienojen muutosten havaitsemisessa, jotka voivat osoittaa mekaanisia anomalia, kuten epätarkkuutta, löyhät osat tai kulun liikkuvissa osissa.
Vaiheet DTW:n käytössä CB:n värähtelyanalyysissä:
Datankertyminen:
Asenna kiihtyvyysmittarit CB:n kuorelle kerätäksesi värähtelydataa avaamisen ja sulkemisen aikana.
Kerää viitevärähtelydata terveestä CB:stä vertailua varten.
Esikäsittely:
Suodata ja normalisoi värähtelysignaalit poistaaksesi häiriöt ja varmistaaksesi jatkuvuuden eri mittauksissa.
Segmentoi värähtelydata relevantteihin ajanjaksoihin, jotka vastaavat tietyt tapahtumat (esim. kosketuksen avaaminen, kosketuksen sulkeminen).
DTW-algoritmin soveltaminen:
Sovella DTW-algoritmia kerättyjen värähtelykuvion vertailuun viiteaineistoon nähden.
Laske etäisyys (tai samankaltaisuuspiste) kahden kuvion välillä. Suurempi etäisyys osoittaa suurempaa poikkeamaa normaalista toimintatilasta.
Anomalian havaitseminen:
Aseta kynnysarvot DTW-etäisyydelle tunnistamaan, milloin värähtelykuvio poikkeaa merkittävästi viiteaineistosta.
Käytä näitä kynnysarvoja tunnistamaan potentiaalisia mekaanisia ongelmia, kuten epätarkkuutta, kulua tai muita vikoja.
Jatkuva valvonta & säännölliset mittaukset:
Toteuta jatkuva valvonta värähtelydatan säännöllisellä kertymisellä ja sen vertailulla viiteaineistoon DTW:n avulla.
Suorita säännöllisiä mittauksia seuraaksesi CB:n pitkän aikavälin kuntoa ja havaitaksesi mekaanisen kulun trendejä.
Esimerkki: Värähtelyanalyysi DTW:lla korkeajännitteisille (HV) sulkkeille
Annossa olevassa graafiossa on esitetty värähtelyanalyysi DTW:lla HV-suljkeen käsittelyssä. Graafi näyttää todennäköisesti seuraavaa:
X-akseli: Aika (tai näyteindeksi) edustaa CB:n toiminnan kestoa (avaus tai sulkeminen).
Y-akseli: Värähtelyn amplitudi tai johdettu metri (esim. kiihtyvyys) kiihtyvyysmittarista.
Viitekäyrä: Sileä käyrä, joka edustaa terveen CB:n värähtelykuvion.
Testikäyrä: Mahdollisesti epäsäännöllinen käyrä, joka edustaa CB:n värähtelykuvion, jossa epäillään mekaanisia ongelmia.
DTW-etäisyys: Arvo tai käyrä, joka näyttää samankaltaisuuden tai poikkeaman viite- ja testikäyrien välillä. Suurempi DTW-etäisyys osoittaa suurempaa poikkeamaa normaalista toimintatilasta.
DTW-etäisyyden ajanjakson analyysilla on mahdollista havaita CB:n mekaanisen käytännön muutoksia, kuten lisääntynyttä kulua tai epätarkkuutta, ennen kuin nämä ongelmat tulevat kriittisiksi.
Yhteenveto
Värähtelysignaalin analyysi, erityisesti dynaaminen aikamuotoilu (DTW):n käyttö, tarjoaa tehokkaan diagnostiikan työkalun sulakkeiden kunnon valvonnalle. Värähtelykuvion vertailulla viiteaineistoon ja aikaerien muutosten havaitsemisella avaintapahtumissa on mahdollista tunnistaa mekaanisia ongelmia, seurata kytkinten kaarisyynytysmateriaalin kulua ja ennustaa potentiaalisia epäonnistumisia. Tämä menetelmä sopii sekä jatkuvalle valvonnalle että säännöllisille tarkastuksille, varmistamalla, että suljet pysyvät luotettavina ja turvallisina niiden toiminnan ajan.
