5.4.4.
Диагностика и прогнозирование технического состояния электрических машин
Цель диагностики — определение работоспособности электрической машины в
данный момент времени и выявление дефектов ее отдельных узлов. Важно не
только определение характера дефекта, но и точного места его нахождения.
На базе данных, получаемых при диагностических испытаниях, делается
вывод о соответствии машины ТУ и о тех мерах, которые необходимо предпри-
нять для того, чтобы машина соответствовала этим условиям. Кроме того,
диагностика дает данные, необходимые для осуществления ремонтных работ
или изменения характера эксплуатации.
Вопросы диагностики тесно связаны с критериями работоспособности
электрических машин, анализ которых позволяет поставить диагноз о
техническом состоянии электрической машины. Сказанное не означает, что
все критерии работоспособности являются диагностическими параметрами.
Необходимо выявить наиболее информативные (в смысле выявления и
обнаружения дефектов и их расположения) из критериев работоспособности и
из электромагнитных параметров электрических машин (напряжение, ток,
момент и др.). Для каждых типа машин, класса напряжения и мощности
информативность тех или иных параметров работоспособности изменяется, и
поэтому критерии работоспособности должны определяться в каждом
конкретном случае.
Прогнозирование технического состояния означает определение будущего
состояния электрической машины на основании изучения тех факторов, от
которых это состояние зависит. Прогнозирование может осуществляться как
в процессе разработки, так и в период эксплуатации машины. В последнем
случае целью прогнозирования является своевременное обнаружение
неблагоприятного состояния машины и разработка рекомендаций по повышению
уровня его надежности.
Основополагающим принципом прогнозирования является использование
прошлого опыта. Информация о машине (априорная) является базой для
процесса прогноза и получения оценок в будущем (апостериорные оценки).
Прогноз можно понимать как получение апостериорной оценки некоторого
качества исследуемого явления на основе априорных сведений о прошлом и
настоящем. Априорная информация является единственным основанием для
определения модели исследуемого явления — детерминированной или
стохастической.
В период эксплуатации апостериорной оценкой является надежность машины
после проведения контроля ее состояния. Надежность, рассчитанная на
предыдущем этапе, является априорной, а контроль рассматривается как
опыт, по результатам которого оценивается апостериорная надежность.
Таким образом, вычислению прогнозируемой характеристики всегда должны
предшествовать опыт, эксперимент, данные которого
используются совместно с априорной информацией. Это обстоятельство и
отличает прогноз от расчета.
Различают прогнозирование технического состояния и прогнозирование
надежности. В первом случае дается прогноз технических параметров машины
либо эти параметры относятся к тому или иному классу, а также дается
прогноз отказов машины. Во втором случае дается прогноз количественных
показателей надежности машины на основе прогнозирования постепенных и
внезапных отказов.
Прогнозирование может быть групповым и индивидуальным. К методам
группового прогнозирования можно отнести статистическую оценку срока
службы однотипных изделий на основе результатов контрольных и
определительных испытаний на надежность. В этом случае путем обработки
результатов испытаний некоторого числа изделий на срок службы
вычисляется количественная среднеквадратичная оценка срока службы всей
партии электрических машин. К достоинствам метода индивидуального
прогнозирования относится возможность оценки надежности каждой
конкретной машины.
К решению задачи прогнозирования существуют два подхода —
детерминированный и стохастический. В первом случае задача сводится к
отысканию аппроксимирующего выражения, во втором в качестве
прогнозируемой характеристики принимается реализация случайной величины,
определяющая интервал времени от момента контроля до первого пересечения
поля допуска прогнозируемой величины. Поскольку процессы износа,
старения и разрегулирования электрических машин, обусловливающие
развитие постепенных отказов, являются случайными величинами, более
общий характер носит стохастический подход.
Решение задачи прогноза выполняется в виде реализации следующих
последовательных этапов:
разработка модели исследуемого процесса и ее математическое описание;
получение данных контроля и использование их для определения
исследуемого процесса (построение апостериорного процесса);
вычисление необходимых апостериорных характеристик процесса.
В настоящее время разрабатывается третий метод прогнозирования — метод
распознавания образов. Метод предполагает разбиение всей группы изделий
на несколько классов (групп) в соответствии с признаками каждого класса.
Между классами устанавли-
ваются строгие гранкщы. Процесс создания образа разбит на три этапа:
«обучение», создание образа, «экзамен». Процесс индивидуального
прогнозирования надежности методом распознавания образов сводится к
отнесению данной электрической машины к тому или иному классу на
основании критериев работоспособности, причем для каждого класса должны
быть априорно известны показатели надежности и технические
характеристики.