CC BY
42
УДК: 656.25:621.318
Адреевских А.В., доц., к.т.н., (ДИИТ. Разгонов А.П., проф., д.т.н., (ДИИТ) Бондаренко Б.М., преподаватель (ДИИТ) Безрукавый Д.А., магистр (г. Днепропетровск Украина)
КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ
Наиболее сложной проблемой профилактического обслуживания релейной аппаратуры является контроль механических параметров реле.
Стратегия компьютерной технологии поверки аппаратуры предполагает диагностику приборов через прогнозируемые периоды профилактики тпр с помощью автоматизированных АРМов без снятия защитного кожуха. В случаях отклонения параметров или характеристик за предельные значения производится поверка прибора по традиционной технологии.
Известные устройства контроля механических параметров реле [1, 2] используют только электрические каналы сбора информации. Ограниченные по динамическому режиму контроля параметров, например, физические зазоры, характерные точки механической характеристики и т.п., особенно для медленнодействующих реле.
Представляется целесообразным наряду с электрическими датчиками использовать оптические и акустические датчики, позволяющие непосредственно контролировать основные механические и временные параметры реле (зазоры, диапазон перемещения якоря и контактов, интервалы движения и др.).
Используемый в АРМе способ контроля и диагностики механических параметров электромагнитных реле содержит ряд последовательно-параллельных измерений динамических характеристик реле (без снятия кожуха) по трем каналам - электрическому, оптическому и акустическому. Информацию получают с помощью внешних датчиков, а обработку полученных данных с использованием пакета программ. После этого выдается результат о величинах параметров испытуемого реле, их сравнении с допусками, заложенными в базе данных для данного типа реле. В итоге, делается вывод о дальнейшей эксплуатации реле [3-5].
После очередной поверки результаты всех измерений сохраняются в памяти компьютера или распечатываются для архивации.
На первом этапе внедрения новой технологии АРМ используются для выходного контроля параметров, с целью выявления ошибок и погрешностей традиционной технологии поверки и регулировки реле. На последующих этапах вводится паспортизация каждого прибора с нанесением индивидуального штрих-кода и автоматизированная поверка аппаратуры в условиях РТУ дистанций СЦБ и связи, а также в линейных условиях с использованием мобильных поверочных средств и гибкой технологии, прогнозирующей период очередной профилактики в соответствии с найденным остаточным ресурсом и спецификой эксплуатации конкретного прибора.
Информационной основой новой технологии обслуживания аппаратуры должна стать управляемая база данных, содержащая индивидуальную динамику изменения параметров и характеристик приборов за весь период эксплуатации, позволяющие сравнивать их с допусками для данного типа реле и делать вывод о дальнейшей эксплуатации прибора.
На рисунке 1 изображена структурная схема АРМ-РТУ-Р, на рисунках 2-5 представлены примеры динамических и статических характеристик, на рисунке 6 - конструкция свето- и звукозащитной измерительной камеры со сканирующей платформой.
С помощью оптического канала получают характеристику изменения воздушного зазора между якорем и сердечником реле за время притяжения и отпадания якоря. Оптический канал стенда содержит матрицу инфракрасного излучения 1, модулятор излучения 2, фотоприёмную матрицу 3 с усилителем сигнала 4, сканирующую платформу 5 с блоком испытуемого реле ( рис. 1).
Акустический канал позволят получить акустическую характеристику работы реле, с формированием и регистрацией временных меток включения и отключения питания, замыкания и размыкания контактов реле. Канал включат в себя: динамический микрофон 6, усилитель сигнала 7, электрическую схему формирования временных меток и управляющих сигналов 8. Регистрация динамических характеристик, их обработка и выдача результатов осуществляется с помощью компьютера 9 по специальной программе.
Рисунок 1 - Структурная схема устройства
Контроль и диагностика реле осуществляется после установки испытуемого реле в разъем сканирующей платформы 5 и включения питания измерительной камеры. Дальнейшая работа устройства по измерению механических параметров реле осуществляется автоматически с помощью компьютера по программе, обеспечивающей:
- включение инфракрасной излучающей матрицы;
- перемещение сканирующей платформы между излучающей матрицей и фотоприемником;
- остановку платформы в момент получения максимального сигнала при максимальном физическом зазоре между якорем и полюсным наконечником;
- включение питания реле;
- отключение питания реле;
- одновременную регистрацию динамических характеристик оптического и акустического каналов, замыкание и размыкание каждого из контактов реле;
- перемещение сканирующей платформы в исходное положение за пределы физического зазора в зону максимального сигнала при просвечивании прозрачного кожуха;
- регистрацию максимального сигнала оптического канала;
- вычисление основных механических параметров реле по результатам измерений произведенных во всех каналах;
- сравнение вычисленных параметров с эталонными;
- представление результата сравнения на экране компьютера;
- распечатку динамических характеристик, полученных по оптическому и акустическому каналам и результатов вычислений;
- запись полученной информации в базу данных.
"')' "Г' Г "1" 'Г' >" Г" "Г "1.....Г "1
Рисунок 2 - Экспериментально полученная сравнительная статическая характеристика различной величины физического зазора.
Блок ручного управления позволяет осуществить любую последовательность операций, не предусмотренных компьютерной программой проверки.
Калибровочная оптограмма оптического канала, определяющая взаимосвязь выходного сигнала и физического зазора, приведена на рисунке 2.
Экспериментально полученная характеристика изменения величины воздушного зазора реле НМШ2-900 (рис. 3) полностью подтверждается теорией переходных процессов в электромагнитном реле.
Механические процессы, проходящие при работе реле, сопровождаются акустическими колебаниями (рис. 4). Эти колебания имеют определённую структуру и форму для исправного и для неисправного электромагнитного реле. По характеру и длительности переходных процессов, полученных экспериментально, можно судить об отклонениях в нормальной работе электромагнитного реле. Статистические характеристики кондиционных реле должны быть представлены в виде эталонных оптических и акустических характеристик, которые сохраняются в памяти компьютера для сравнения и диагностики испытуемых реле.
В результате обработки сигналов, полученных по оптическому, акустическому и электрическому каналам (рис. 3-5), сравнение вычисленных параметров с эталонными параметрами и характеристиками делается вывод об исправности реле, прогнозируются уровни остаточного ресурса и наработки до отказа прибора. В случае выявления неисправности или разрегулировки выдаются рекомендация по ремонту прибора.
Механические параметры реле:
- физический зазор (общий ход) якоря 5;
- высота антимагнитного штифта 5 0;
- скольжение (совместный ход) общих и тыловых контактов 5СК;
- скольжение (совместный ход) общих и фронтовых контактов 5 СК;
- свободный перелет якоря 5 2, а также ряд других параметров определяются непосредственно из оптограмм, фонограмм и сигналов от датчиков электрического канала (рис.3-5).
Если перечисленные параметры механической характеристики соответствуют нормативам, то контактное давление всех контактов обеспечивается в пределах допусков. В настоящее время проводятся работы по созданию базы нормативных диагностических данных по всему номенклатурному ряду релейной аппаратуры СЖАТ.
Переходные процессы
и
I
/пшт
.!__
^^ Начало хода 2.0 мм а-----
■ИМр^^ "V
откл. Переходные процессы
пит Висота Остановка у штифта (мм)
якоря
■начало отпадания якоря ^
0.2 мм
Вибрация якоря
1
Рисунок 3- Диаграмма (оптограмма) изменения физического л
зазора в цикле Вкл/Откл
и
В пи
Ско фр<
т.
льжение товых
\
Удар якоря
Откл. Вибрация Пит. реле
Скольжение фронтовых
ШХиЬи.
Сы
\ "
Скольжение тыловых
Рисунок 4 - Фонограмма акустического канала в цикле Вкл/Откл
и
Вкл. пит
Скольжение и размыкание
Скольжение и ^/Я размыкание фронтовых
Откл. Скольжение и Пит. размыкание
фронтовых
\
Скольжение и размыкание
Рисунок 5 - Диаграмма коммутации контактной ситемы в цикле
Вкл/Откл
1
Рисунок 6 - Свето- и звукозащитная измерительная камера со сканирующей платформой
В устройстве АРМа обнаружение отказа (ошибок) в каналах организуется с помощью программного контроля.
Вывод. Расчёты показателей надежности АРМа при наличии одного и трех вычислительных каналов показывают, что при равных интенсивностях отказа и времени использования устройства периодический комплексный контроль даёт выигрыш более чем на 3 порядка.
Список литературы
1.Разгонов А.П., Стенд для автоматизированной проверки параметров реле. Автоматика, телемеханика и связь №2, 1991г.
2. Гаврилюк В.И., Профатилов В.И. - Автоматизированное измерение механических параметров реле ж. д. автоматики. Сб. трудов ДИИТа №7, 2001 г
3.Разгонов А. П.Выбор допусков. Автоматика, телемеханика и связь №6, 1988г.
4.Андреевских А. В.- Оптимизация контроля механических параметров электромагнитных реле, АИС №1, 2003 г.
5.Разгонов А.П., Андреевских А. В., Бондаренко Б. М.- Патент Украины №70568, 2004г.„Устройство для измерения перемещения якоря электромагнитного реле"
