Бесконтактные методы и средства диагностики контактной сети железной дороги

Дипломная работа - Транспорт, логистика

Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



пропорциональна пятой степени величины приложенного напряжения. Этим объясняется высокая чувствительность метода диагностирования по УФ-излучению (УФ-метода). Небольшие перераспределения напряжения вдоль гирлянды изоляторов, связанные с наличием нулевых изоляторов, приводят к резкому увеличению силы света ПЧ-разряда или к возникновению таких разрядов. Для изоляторов контактной сети, работающих в атмосферных условиях, возникновение короны и ПЧ-разрядов исключить полностью невозможно. Интенсивность разрядных процессов увеличивается по мере снижения изолирующей способности изолятора вследствие появления дефектов (сколы, повреждение глазури, трещины, нарушение цементной заделки пестика, наличие открытой микроскопической пористости и др.), загрязнения и увлажнения внешних поверхностей. Возникновение или увеличение интенсивности короны и ПЧ-разрядов можно использовать для косвенной оценки изолирующей способности и УФ-дефектоскопии изоляторов контактной сети.

Метод диагностирования, основанный на визуализации электромагнитного излучения при возникновении ПЧ-разрядов и короны в УФ-диапазоне спектра, хорошо известен и применяется для выявления в эксплуатации повреждений высоковольтного электрооборудования и ЛЭП. По производительности, наглядности диагностической информации УФ-метод имеет несомненные преимущества перед ультразвуковым радиолокационным и другими методами функциональной дистанционной диагностики изоляторов контактной сети.

До настоящего времени аппаратная реализация этого метода в основном базировалась на отечественном электронном оптическом УФ-дефектоскопе типа Филин 6, который имеет ряд существенных недостатков, определяющих его достаточно ограниченное применение. К ним относятся прежде всего низкая чувствительность, невозможность работы в дневное время, недостаточно наглядная информация. Дефектоскоп можно использовать применительно к оборудованию, работающему на напряжении 50 - 100 кВ и выше, что неприемлемо для диагностирования изоляторов КС. Кроме того, прибор Филин 6 не позволяет проводить скоростные цифровые УФ-измерения на базе вагона для испытаний контактной сети (ВИКС).

Двухспектральная УФ-камера DayCorII.

В 2002 г. на мировом рынке диагностического оборудования появилась двухспектральная (со встроенными УФ- и видеоканалами) камера DayCorII (OFIL Ltd., производство Израиль) последнего поколения (далее по тексту УФ-камера). Камера получает питание от аккумулятора напряжением 12 В, продолжительность работы которого составляет 3 ч.

Основные технические характеристики УФ-камеры DayCorII

Подавление солнечного света в УФ-канале Полное

Поле зрения HV, град. 53,75

Разнесение УФ и видимого изображения, мм, при расстоянии от камеры до объекта 50 м 50

Фокусное расстояние, м от 3 до бесконечности

Минимальная интенсивность УФ-излучения, Вт/см2 310-18

Минимальный разряд, пКл, фиксируемый камерой на расстоянии 8 м 1,5 - 2

Рекомендуемое напряжение объекта, кВ более 15

Видеостандарты PAL или NTSC

Возможное увеличение видимого изображения:

оптическое

двукратное

программное

восьмикратное

Рабочая освещенность в сумерки, лк 1

Размер ПЗС матрицы видеокамеры, мм 752582

Дисплей LCD:

разрешение, пиксель

234

яркость, Кд/м2

 

Число градаций усиления УФ-канала (ручное регулирование) 25

Объем памяти съемной карты для записи изображений, Гб 1

Потребляемая энергия, Вт 16

Масса, кг 5,5

Габариты LWH, мм 250170150

Рабочая температура, C от -20 до +55

Камера DayCorII комплектуется универсальным адаптером AC/12V DC, двумя аккумуляторными батареями NiMH мощностью 50 Вт, интенсивным зарядным устройством для четырех аккумуляторов; в комплект входят также жилет для переноски с сумкой для батарей и специальный чемодан для камеры

Предусмотрены автоматическая и ручная фокусировка видимого и УФ-каналов, автоматическая и ручная экспозиция.

По техническим и эксплуатационным характеристикам УФ-камера (рис. 1) является наиболее современной и чувствительной к УФ-излучениям короны при дневном свете. За рубежом ее успешно используют для диагностирования изоляторов ЛЭП с вертолета, при осмотрах трансформаторов, обмоток электромашин на напряжение от 6 кВ и выше; она находит применение и в других отраслях промышленности. УФ-камера позволяет производить диагностирование как при полном дневном, так и при ночном освещении, а также в условиях плохой погоды: туман, слабый дождь.

 

Рис. 2.2. Вид сбоку и сзади тепловизионной камеры ТН7102

 

Следует отметить, что УФ-дефектоскоп Филин 6 не обеспечивает получения четкого изображения объекта и разрядов в условиях дневного освещения и при атмосферных осадках даже при напряжении 100 кВ. Это объясняется тем, что его чувствительность в 700 - 1000 раз меньше, чем камеры DayCorII.

Камера DayCorII является биспектральной: она содержит УФ- и видеокамеры, каждая из которых работает в своем оптимальном диапазоне. Для УФ-камеры выбран оптимальный диапазон 0,24 - 0,28 мкм, поскольку ему соответствует максимальная интенсивность излучения ПЧ-разрядов и короны. Обеспечение высокой чувствительности датчика камеры в этом диапазоне достигается применением высокоэффективных оптических фильтров. Диапазон работы встроенной видеокамеры составляет 0,45 - 0,75 мкм. Отличное качество изображения обеспечивается совмещением (наложением) УФ- и видимого изображений изолятора в цвете. Наличие видеовыхода PAL (NTSC) позволяет после оцифровки сигнала в АЦП компьютера получить диагностическую информацию в реальном масштабе времени в виде цифрового видеофильма. Наглядность, быстродействие (частота работы УФ-камеры - 24 Гц), отстройка (фильтрация) от световых шумов, широкий диапазон изменения экспозиции, пространственное разрешение и высокая чувствительность обеспечивают достоверность диагностической информации и надежное распознавание дефектных изоляторов.

Разработка диагностической системы

Создаваемая на базе камеры DayCorII быстродействующая компьютеризированная система диагностирования изоляторов КС будет установлена в вагоне-лаборатории для испытаний контактной сети (ВИКС ЦЭ) [1]. При ее разработке был использован опыт создания компьютеризированной тепловизионной системы диагностирования арматуры КС на базе ВИКС ЦЭ [2]. Предусматривается решение следующих исследовательских и организационно-технических задач:

. Формирование аппаратной части высокоскоростного измерительно-информационного УФ-комплекса, состоящего из биспектральной камеры DayCorII, интерфейса для ее сопряжения с бортовым компьютером и измерительно-вычислительным комплексом (ИВК) вагона-лаборатории, кварцевого иллюминатора и кронштейна для установки камеры;

. Разработка алгоритмов компьютерной обработки (первичной и вторичной) совмещенных видео- и УФ-изображений изоляторов, оценки технического состояния изоляторов, прогнозирование сроков службы, определения вида и содержания осмотров и ремонтов, корректировки графиков осмотров и ремонтов контактной сети, оценки возможности продления ресурса изоляторов;

. Формирование специальных и прикладных программ ввода и обработки измерительной информации по данным УФ-аппаратуры, создание системы мониторинга технического состояния изоляторов с учетом информационных потоков, получаемых от бортового измерительно-вычислительного комплекса ВИКСа;

. Разработка организации и методики контроля и диагностических обследований изоляторов, создание регламента и сценария проведения УФ-съемки с учетом внешних условий (время суток, состояние атмосферы, скорость электроподвижного состава, номенклатура, характеристики, условия эксплуатации изоляторов и др.) и обработки измерительной информации; разработка методических рекомендаций по оценке технического состояния изоляторов, определению причин, вызвавших неисправности (загрязнение, увлажнение, повреждение покрытия, трещины и др.), а также по мерам устранения дефектов, восстановления эксплуатационных свойств или замене изоляторов.

УФ-камера устанавливается на вышке ВИКС ЦЭ аналогично тепловизионной камере [2]. Наблюдения производятся через специальный иллюминатор, выполненный из кварцевого стекла КУ-1, пропускающего УФ- и видимый спектральный диапазоны (0,20 - 0,75 мкм) с коэффициентом пропускания 0,95 - 0,99. Предусматривается расположение в двух секторах, по ходу и против движения поезда (в зависимости от внешних световых шумов), с ориентацией в направлении опор контактной сети и под углом 15 - 25 к горизонту.

УФ-система обеспечивает возможность диагностирования следующих изоляторов контактной сети переменного тока напряжением 27,5 кВ: фарфоровых тарельчатых подвесных и фиксаторных; фарфоровых секционных стержневых и фиксаторных стержневых; стеклянных тарельчатых подвесных.

В ходе проведения научных и практических работ перечень изоляторов КС, для которых может быть применено УФ-диагностирование, будет уточнен.

Комплекс программного обеспечения

Программный комплекс системы диагностирования должен обеспечивать следующее:

первичную обработку информации с частотой сканирования, задаваемой оператором в зависимости от скорости движения ВИКСа в составе поезда;

статистическую обработку УФ-изображения с оценкой достоверности измерительной информации;

получение совмещенных УФ- и видимых изображений изоляторов в реальном масштабе времени в виде полноцветного цифрового фильма с последующей записью на жесткий диск бортового компьютера;

управление с компьютера по интерфейсу RS232 фокусом и экспозицией камеры;

количественную оценку относительной яркости ПЧ-разрядов и короны с указанием места их нахождения на поверхности изолятора;

определение места дефек