Способ акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования и устройство для его осуществления

Способ акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния работающего длительное время силового высоковольтного энергетического оборудования.

Известен способ измерения уровня жидкости в скважине (Патент РФ №2232267, E21B 47/04, G01F 23/296. 2002 г.), который включает излучение акустического зондирующего сигнала кратковременной депрессией в газовой полости скважины, регистрацию акустического отраженного сигнала из зарегистрированной совокупности всех принятых сигналов и вычисление уровня жидкости как функцию установившегося изменения давления газа в скважине после депрессии.

Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная необходимостью герметизации газовой полости скважины, сложность реализации, а также отсутствие контроля основных диагностических параметров, что не позволяет объективно описать техническое состояние энергетического оборудования.

Наиболее близким к заявляемому, является «Способ измерения уровня жидких сред» (Патент РФ №2143668, G01F 23/296, 1998 г.), принятый за прототип, заключающийся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, а также в вычислении уровня жидкости в герметичной емкости по временным интервалам регистрации акустического зондирующего сигнала и акустического отраженного сигнала в двух контрольных точках.

Недостаток указанного способа заключается в недостаточной точности измерений в герметичной емкости и в неполном контроле диагностических параметров, что снижает точность и надежность диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении точности и надежности диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, заключающемся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, предварительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости и в функции температуры контролируемой жидкости в герметичной емкости, регистрируют приемно-излучающим модулем вынужденные затухающие акустические гармонические колебания в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, измеряют температуру контролируемой жидкости в герметичной емкости и период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, и по тарировочным характеристикам определяют текущее значение уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости. Регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы работающего энергетического оборудования, анализируют их спектральные характеристики путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования и оценивают техническое состояние энергетического оборудования, а также регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, анализируют их интенсивность и оценивают состояние изоляции энергетического оборудования. Дополнительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции давления контролируемой жидкости в герметичной емкости и измеряют давление контролируемой жидкости в герметичной емкости.

Устройство для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования содержит герметичную емкость с контролируемой жидкостью, оснащенную герметизирующим узлом, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения волноводной тракт приемно-излучающего модуля, к входу которого подсоединен ключ, а выход приемно-излучающего модуля через блок управления связан с входом блока индикации и оповещения, причем второй выход блока управления через таймер подключен к первому входу ключа и к входу формирователя импульсов, связанного выходом со вторым входом ключа, а ко второму входу блока управления подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Устройство содержит герметичную емкость 1 с контролируемой жидкостью 2, оснащенную герметизирующим узлом 3 для волноводного тракта 4 приемно-излучающего модуля 5, к входу которого подсоединен ключ 6. Выход приемно-излучающего модуля 5 через блок управления 7 связан с входом блока индикации и оповещения 8. Второй выход блока управления 7 через таймер 9 подключен к первому входу ключа 6 и к входу формирователя импульсов 10, связанного выходом со вторым входом ключа 6. Ко второму входу блока управления 7 подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости 11. Волноводный тракт 4 приемно-излучающего модуля 5 имеет возможность поступательного перемещения в герметизирующем узле 3.

Реализующее способ устройство работает следующим образом.

Предварительно в блок управления 7 вводятся тарировочные зависимости периода возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости 1 с контролируемой жидкостью 2 акустических гармонических колебаний в функции уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, в функции температуры t° контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, а при необходимости и в функции давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, а также эталонные спектральные характеристики акустических шумов работающего энергетического оборудования и допустимые значения интенсивности частичных разрядов.

Учет давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 необходим в том случае, когда ограничивается предельно-допустимое значение давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, например, при помощи сбросного клапана. Возможен также учет и таких параметров контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 как газосодержание и влагосодержание контролируемой жидкости 2.

Контроль параметров жидкости 2 в герметичной емкости 1 осуществляет измеритель параметров жидкости в герметичной емкости 11.

Блок управления 7 через таймер 9, определяющий периодичность измерения уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 открывает ключ 6 и запускает формирователь импульсов 10. При этом импульс, сформированный формирователем импульсов 10, преобразуется в приемно-излучающем модуле 5 в акустический зондирующий сигнал, направляемый по волноводному тракту 4 в герметичную емкость 1, где возникают вынужденные затухающие акустические гармонические колебания, период которых обратно пропорционален значению уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1. Возникшие затухающие акустические гармонические колебания регистрируются приемно-излучающим модулем 5, а блок управления 7 по периоду колебаний с учетом информации, получаемой от измерителя параметров жидкости в герметичной емкости 11, по тарировочным зависимостям определяет величину уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 и передает полученные результаты в блок индикации и оповещения 8. Далее таймер 9 вновь инициирует формирователь импульсов 10 и процесс контроля уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 циклично возобновляется.

При достижении максимально-допустимой величины уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, определяемой и регулируемой положением конечной части волноводного тракта 4 в герметичной емкости 1, период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости 1 скачкообразно уменьшается, т.к. выход волноводного тракта перекрывается контролируемой жидкостью 2.

В высоковольтном энергетическом оборудовании, например, в силовых трансформаторах, где в качестве контролируемой жидкости 2 используется масло в баке, рабочим положением волноводного тракта 4 является касание его конечной части поверхности масла. При снижении уровня масла ниже заданного положением волноводного тракта 4 значения период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости 1 скачкообразно увеличивается, и блок управления 7 передает в блок индикации и оповещения 8 сигнал тревоги, и с периодичностью, определяемой таймером 9, в блок индикации и оповещения 8 поступает информация о реальном значении уровня масла.

Поскольку герметичная емкость 1 является конструктивным узлом энергетического оборудования в целом, акустические шумы работающего энергетического оборудования будут восприниматься приемно-излучающим модулем 5, и в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала блок управления 7 производит анализ их спектральных характеристик путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования. Значительное различие сравниваемых спектральных характеристик свидетельствует о механических неисправностях и (или) повреждениях энергетического оборудования. Информация об этом передается в блок индикации и оповещения 8 для организации оперативной проверки технического состояния энергетического оборудования.

Аналогично, приемно-излучающий модуль 5 регистрирует акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, а блок управления 7 в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала анализирует интенсивность частичных разрядов, при превышении которой допустимых значений в блок индикации и оповещения 8 поступает информация о необходимости проверки состояния изоляции энергетического оборудования.

Таким образом, реализация предложенных способа и устройства позволяет обеспечить высокую точность и надежность диагностики технического состояния энергетического оборудования.

1. Способ акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, заключающийся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, отличающийся тем, что предварительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости и в функции температуры контролируемой жидкости в герметичной емкости, регистрируют приемно-излучающим модулем вынужденные затухающие акустические гармонические колебания в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, измеряют температуру контролируемой жидкости в герметичной емкости и период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, и по тарировочным характеристикам определяют текущее значение уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости; регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы работающего энергетического оборудования, анализируют их спектральные характеристики путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования и оценивают техническое состояние энергетического оборудования, а также регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, анализируют их интенсивность и оценивают состояние изоляции энергетического оборудования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции давления контролируемой жидкости в герметичной емкости и измеряют давление контролируемой жидкости в герметичной емкости.

3. Устройство для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, отличающееся тем, что содержит герметичную емкость с контролируемой жидкостью, оснащенную герметизирующим узлом, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения волноводный тракт приемно-излучающего модуля, к входу которого подсоединен ключ, а выход приемно-излучающего модуля через блок управления связан с входом блока индикации и оповещения, причем второй выход блока управления через таймер подключен к первому входу ключа и к входу формирователя импульсов, связанного выходом со вторым входом ключа, а ко второму входу блока управления подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости.