CC BY
72
Электротехнические комплексы и системы
patent application Nr. P-13-91, July 5, 2013.
19. Roland Kiefer. Test Solutions for Digital Networks: Basic Principles & Measurement Techniques for Pdh, Sdh, Isdn & ATM, 1999.
20. Utans A., Sauhats A., Leite L., Silarais M. Experimental Testing of the Quality of Relay Protection Communication Channels // The 5th International
Conference on Electrical and Control Technologies, Lithuania, Kaunas, 6-7 May, 2010, Р. 253-256.
21. Grid Code of Latvia [Electronic resource]. -URL: http://likumi.lv/doc.php?id=257943.
22. ERAF project [Electronic resource]. - URL: http://www.rtu.lv/content/view/6834/2014/lang,lv/.
Белов О.А.
Belov O.A.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрооборудование и радиооборудование судов» ФГБОУ ВПО «Камчатский государственный технический университет», Россия, г. Петропавловск-Камчатский
Парфенкин А.И.
Parfenkin A.I.
доцент кафедры «Электрооборудование и радиооборудование судов» ФГБОУ ВПО «Камчатский государственный технический университет», Россия, г. Петропавловск-Камчатский
УДК 621.311
СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Современный уровень электрификации и автоматизации производственных процессов диктует необходимость повышения надежности электрооборудования, входящего в состав технологических установок. Исходя из многообразия режимов использования электроустановок и сложности протекающих в них процессов требуется системный подход к решению данной задачи.
Функционирование электрооборудования в значительной степени имеет вероятностный характер. Поэтому, наряду с конструктивными мероприятиями повышения надежности и безотказности электрооборудования на стадии проектирования и монтажа электроустановок, в процессе эксплуатации также следует обеспечить поддержание основных показателей на заданном уровне. С этой целью предусмотрены определенные организационно-технические мероприятия. При этом совершенствование качества эксплуатации является актуальной задачей для всех типов электроустановок.
Одним из направлений повышения надежности и безотказности электрооборудования является внедрение интегрированных систем контроля, позволяющих через эксплуатационные показатели формировать диагностическую карту электротехнических устройств, прогнозировать возникновение и развитие дефектов, своевременно определять вид, объемы и сроки восстановительных мероприятий.
Эффективность реализации системами контроля решаемых задач зависит от ряда факторов, в том числе и от системной интеграции контроля электрооборудования. Поэтому разработка типовых схем интегрированных систем и их адаптация к конкретным производственным условиям является актуальной научной и технической задачей.
В данной статье определен состав типовой интегрированной системы. Рассмотрены структурные схемы использования интегрированных систем диагностирования в различных режимах работы. Приведено описание взаимодействия элементов интегрированной системы при определении технического состояния судового электрооборудования.
Ключевые слова: электрооборудование, техническая эксплуатация, интегрированная система, объект
14
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 1, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
диагностирования, информация, средство диагностирования, человек-оператор, динамический комплекс, структурная схема, надежность, безотказность, эффективность.
SYSTEM INTEGRATION OF ELECTRICAL EQUIPMENT MONITORING
The contemporary state of electrification and manufacturing automation dictates the necessity of the electrical equipment reliability growth. The manifold of electrical installations usage modes and their operations difficulty determine the systems approach to the solution of the given problem.
Electrical equipment operation has a stochastic nature. Thus not only at the stage of development and assembling of the electrical equipment but also during the operational process the electrical equipment faultness and reliability maintenance is necessary. With that end in view definite technical-organizational procedures are provided. At the same time the improvement of service quality is an actual problem for all types of electrical equipment.
One way of the electrical equipment faultness and reliability growth is application of integrated systems of monitoring. The systems allow to form a diagnostic structure of electrical installations using field data. The systems also permit to forecast appearance and development of failures, promptly determine types, volumes and terms of works.
The efficiency of problem-solving by control systems depends on different factors, including the system integration of the electrical equipment monitoring. Thus the development of standard charts of integrated systems and their adaptation to the specific manufacturing conditions is an actual scientific and technical problem.
The article presents the structure of a standard integrated system. Structure charts of integrated diagnostic systems application in different modes are considered. Description of the elements interaction within the integrated system during the determination of the technical state of the ship electrical equipment is presented.
Key words: electrical equipment, technical maintenance, integrated system, diagnostic object, information, diagnostic device, human-operator (operator), dynamic complex, structure chart, dependability (reliability), faultness, efficiency.
Интегрированная система диагностирования состоит в общем случае из трех элементов:
- объекта диагностирования (ОД);
- технических средств диагностирования (ТСД);
- человека-оператора (ЧО).
Устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени элементов и связей образует структуру интегрированной системы. В зависимости от назначения, специфики использования и расположения на судне объекта структуры системы диагностирования бывают различными, однако все структуры можно свести к небольшому числу типовых [3].
На рис. 1 приведена одна из типовых структур. Диагностирование в этом случае осуществляют в период выполнения объектом его рабочих функций, т. е. оно является функциональным. ТСД играют пассивную роль в процессе диагностирования. Они только воспринимают и перерабатывают информацию, характеризующую качество выполнения ОД рабочих функций. ЧО непосредственно не контактирует с объектом, только взаимодействует с ТСД, воспринимая информацию, управляя процессом диагностирования и принимая решения об использовании объекта.
Рис. 1. Структурная схема системы функционального диагностирования
Такова структура системы диагностирования в тех случаях, когда по характеру использования прерывать функционирование объекта для диагностирования невозможно, объект расположен в труднодоступных местах или введение в объект стимулирующих воздействий в целях диагностирования недопустимо.
Судовое электрооборудование, используемое периодически, а также работающее в повторнократковременном или кратковременном режимах (электроприводы различного назначения и др.), диагностируют, как правило, в специальном режиме: обычно перед или после использования объекта по назначению. Кроме того, подобное диагностирование можно выполнять в отрезок времени между использованием объекта (рис. 2). В данном случае ТСД выполняют те же функции, что и ранее: принимают от объекта и перерабатывают информацию о его состоянии, ЧО имеет доступ к объекту для включения, выключения, а при необходимости для
Electrical and data processing facilities and systems. № 1, v. 10, 2014
15
Электротехнические комплексы и системы
соответствующих переключений его в процессе диагностирования, что отличает эту структуру от предыдущей.
Как и в первом случае, ЧО воспринимает информацию и управляет процессом диагностирования. В отличие от предыдущей для подобной структуры системы диагностирования характерно, что в процессе диагностирования объект не работает.
Рис. 2. Структурная схема системы диагностирования в специальном режиме
Структура интегрированной системы диагностирования при тестовом диагностировании объекта существенно видоизменяется, так как ТСД разделяют на две характерные части: ТСД-1 - это активные средства, представляющие собой генераторы стимулирующих воздействий, которые по команде оператора или по заданной оператором программе вырабатывают специальные сигналы, поступающие в объект и вызывающие его реакцию. Стимулирующие воздействия могут копировать рабочие сигналы, обычно поступающие в объект при его функционировании, или быть специфическими, предназначенными только для диагностирования объекта. ТСД-2 - это пассивные средства, которые выполняют функции восприятия и переработки информации о состоянии объекта, заключенной в его реакции на стимулирующие воздействия.
Рис. 3. Структурная схема системы тестового диагностирования
Как видно из рис. 3, ТСД-1 и ТСД-2 связаны между собой для согласования режимов их работы. Согласованию могут подлежать времена включения и выключения, параметры стимулирующих сигналов, пороги срабатывания оценивающих элементов и т. п. В этом случае оператор не имеет контакта с объектом, он управляет активными ТСД-1 и принимает информацию о состоянии объекта с пассивных ТСД-2. Такая структура характерна для систем диагностирования объектов, расположенных на судне в местах, труднодоступных для оператора и допускающих перевод в специальный режим диагностирования.
На рис. 4 приведена разновидность структуры интегрированной системы при тестовом диагностировании судового оборудования. Оператор может непосредственно управлять объектом в процессе диагностирования. Возможность непосредственного управления позволяет устранить непосредственную связь между ТСД-1 и ТСД-2. Естественно, подобную структуру системы диагностирования используют тогда, когда объект размещен на судне в доступном для свободного наблюдения месте.
Рис. 4. Структурная схема системы тестового диагностирования при наличии связи ОД-ЧО
Рассмотренные структуры интегрированных систем диагностирования применяют практически во всех случаях, когда ОД рассматривают как единое целое. Однако иногда объект разделяют на части, которые диагностируют различными ТСД и в различное время. На рис. 5 приведена схема системы диагностирования объекта, состоящего из ОД1 и ОД2.
Рис. 5. Структурная схема системы тестового диагностирования объекта, состоящего из отдельных частей
16
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 1, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
ОД1 представляет собой часть, которую диагностируют тестовым способом достаточно часто с помощью ТСД-1 - активных технических средств, вырабатывающих стимулирующие тестовые последовательности, и ТСД-2 - средств обработки выходной последовательности. ОД2 обладает значительно большей безотказностью, поэтому его диагностируют значительно реже функциональным способом с помощью ТСД-3, которые обрабатывают информацию о состоянии ОД2 и выдают диагноз оператору. В частности, ОД1 может представлять собой вычислительное управляющее устройство, а ОД2 - радиолокационную станцию. Функции оператора в подобной системе достаточно сложны и разнообразны и работает он с большой нагрузкой. Во-первых, управляет и наблюдает за функционированием ОД2, включает ТСД-3 и воспринимает информацию с этих технических средств о состоянии ОД2. Во-вторых, оператор выводит в специальный контрольный режим ОД1, управляет (включает и выключает) ТСД-1 и воспринимает информацию с ТСД-2 о состоянии ОД1. Если степень автоматизации повысить, то функции оператора изменятся и соответственно изменится структура системы диагностирования [1, 2, 4, 5].
Элементы интегрированной системы диагностирования взаимодействуют в процессе оценки состояния технических объектов, обеспечивая требуемую достоверность диагноза. Для того чтобы можно было сравнивать различные системы диагностирования между собой и оценивать эффект, достигаемый ими, используют различные показатели, основные из которых строго определены. Поскольку система диагностирования предназначена для оценки состояния объекта, то качество диагностирования, в первую очередь, определяется вероятностью правильного диагностирования, значение которой зависит от ошибок, допускаемых в процессе диагностирования.
Судовое оборудование в основном представляет собой сложные ОД, состояние которых характеризуется совокупностью независимых показателей. Кроме того, системы диагностирования претерпевают изменения в зависимости от характера исполь-
зования объекта. При этом ОД используют непрерывно или периодически, причем периодическое использование может иметь постоянный период (регулярно-периодическое использование) или случайное значение периода (случайно-периодическое использование).
Таким образом, интегрированные системы технической диагностики являются динамическими комплексами, обеспечивающими выбор соответствующего оптимального режима диагностирования в зависимости от внешних и внутренних факторов, воздействующих на электроустановку.
Список литературы
1. Гельфандбейн Я.А. Методы кибернетической диагностики динамических систем [Текст]/ Я.А. Гельфандбейн. - Рига: Зинатне, 1987. - 124 с.
2. Глазунов Л.П. Проектирование технических систем диагностирования [Текст] / Л.П. Глазунов, А.Н. Смирнов. - Л.: Энергоатомиздат, 1982. - 263 с.
3. Калявин В.П. Технические средства диагностирования [Текст]/ В.П. Калявин, А.В. Мозгалев-ский. - Л.: Судостроение, 1984. -186 с.
4. Климов Е.Н. Основы технической диагностики судовых энергетических установок [Текст] / Е.Н. Климов. - М.: Транспорт, 1997. - 190 с.
5. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики [Текст] / П.П. Пархоменко, Е.С. Согомо-нян. - М.: Энергоиздат, 1981. - 454 с.
References
1. Gel'fandbejn Ja.A. Metody kibemeticheskoj diagnostiki dinamicheskih sistem [Tekst]/ Ja.A. Gel'fandbejn. - Riga: Zinatne, 1987. - 124 s.
2. Glazunov L.P. Proektirovanie tehnicheskih sistem diagnostirovanija [Tekst]/ L.P. Glazunov, A.N. Smirnov. - L.: Jenergoatomizdat, 1982. - 263 s.
3. Kaljavin V.P. Tehnicheskie sredstva diagnostirovanija [Tekst]/ V.P. Kaljavin, A.V. Mozgalevskij. - L.: Sudostroenie, 1984. -186 s.
4. Klimov E.N. Osnovy tehnicheskoj diagnostiki sudovyh jenergeticheskih ustanovok [Tekst] / E.N. Klimov. - M.: Transport, 1997. - 190 s.
5. Parhomenko P.P. Osnovy tehnicheskoj diagnostiki [Tekst] / P.P. Parhomenko, E.S. Sogomonjan. - M.: Jenergoizdat, 1981. - 454 s.
Electrical and data processing facilities and systems. № 1, v. 10, 2014
17
