בניתוח עומק של - של מבחן ה- DGA: עין הפרספקטיבה לאבחון תקלות שנאי

 

1. עיקרון בסיסי של בדיקת DGA: השרשרת ההגיונית מ"יצירת גז "ל"אבחנה"

מערכת הבידוד של שנאי מורכבת בעיקר משמן מינרלי (או נוזלי בידוד ידידותיים לסביבה כמו FR3) וחומרי בידוד מוצקים (למשל, נייר בידוד). במהלך פעולה רגילה, חומרי הבידוד מתבגרים באטיות ומייצרים כמויות עקבות של גז; עם זאת, כאשר תקלות כמוקשת פריקה, פריקה חלקית והתחממות יתרמתרחשים בתוך השנאי, האנרגיה הגבוהה בנקודת התקלה מאיצה את הפירוק של שמן בידוד ובידוד מוצק, ומייצרת גזים אופייניים. מרבית הגזים הללו מתמוססים בשמן הבידוד, ואילו כמות קטנה קיימת במצב חופשי בשמן או בתא הגז של הציוד.

היגיון הליבה של מבחן ה- DGA כרוך בתהליך שלאיסוף דגימות נפט → הפרדת גז → ניתוח כרומטוגרפיכדי לאתר כמותית את הסוגים וריכוזי הגזים המומסים בשמן. ואז, על ידי שילוב הקשר המתאים בין גזים לסוגי תקלות, הוא מסביר אם יש תקלות בתוך השנאי ואופי התקלות. בעיקרו של דבר, הוא משחזר את מצב התקלה דרך "טביעת אצבע הגז".

 

2. גזים מנתחים ליבה בבדיקת DGA ובתקלותיהם המתאימות

סוגי תקלות שונים מייצרים סוגי גז ופרופורציות שונות באופן משמעותי בגלל וריאציות בעוצמת האנרגיה וטמפרטורת התפעול. על פי תקנים בינלאומיים (למשל, IEC 60599) ונהלי התעשייה, מבחן ה- DGA מתמקד ב -7 הגזים האופייניים הבאים, והקשרים המתאימים שלהם עם סוגי תקלות מוצגים בטבלה שלהלן:

שם גז	סמל כימי	סוגי תקלות עיקריים	תיאור תכונה מפתח
מֵימָן	H₂	פריקה חלקית, נמוכה - קשת אנרגיה	התוצר העיקרי של פיצוח מולקולת שמן הנגרם כתוצאה מפריקה חלקית
מתאן	צ'ה	נמוך - תקלה תרמית בטמפרטורה (<300℃)	תוצר מוקדם של פירוק התחממות יתר של שמן, עם חלק גבוה בטמפרטורות נמוכות
אתאן	C₂H₆	נמוך - תקלה תרמית בטמפרטורה (<300℃)	נוצר יחד עם מתאן, המציין במשותף - התחממות יתר של טמפרטורה
אתילן	C₂H₄	High-temperature thermal fault (>700 מעלות)	גז אופייני מ- - פירוק עומק של שמן בטמפרטורות גבוהות
אֲצֵיטִילֵן	C₂H₂	גבוה - פריקת קשת אנרגיה	נוצר רק תחת תקלות אנרגיה גבוהות - כמו קשתות; "גז אזהרת תקלות"
פחמן חד חמצני	מְשׁוּתָף	פירוק תרמי של נייר בידוד	אינדיקטור עיקרי להזדקנות או להתחממות יתר של בידוד מוצק (נייר)
פחמן דו חמצני	CO₂	הזדקנות או התחממות יתר של נייר בידוד	נוצר יחד עם CO; יחס CO/CO₂ יכול לקבוע את מידת ההזדקנות של נייר בידוד

לדוגמה, אם הריכוז שלאצטילן (ג₂H₂)בתוצאת ה- DGA עולה באופן משמעותי, זה בדרך כלל מצביע על קשת אנרגיה גבוהה- (למשל, קציר מפותל) בתוך השנאי; אם החלק שלאתילן (ג₂H₄)הוא בולט, זה עשוי להיות תקלה גבוהה - התחממות יתר של טמפרטורה הנגרמת על ידי ריבוי - הארקה של ליבת הברזל.

 

3.1 שיטת ניתוח ריכוז גז יחיד: שיפוט סף בסיסי

שיטה זו קובעת האם יש חריגה על ידי השוואה בין ריכוז הגז הנמדד עםערך אזהרה סטנדרטי(מוגדר בסטנדרטים כמו IEC 60599 ו- GB/T 7252-2017). לְדוּגמָה:

בשמן הבידוד של שנאי שהוזמן לאחרונה, ריכוז האצטילן (C₂H₂) צריך להיות קרוב ל 0; אם מתגלה C₂H₂, יש צורך להיות ערני למפגעי תקלות פוטנציאליים שנותרו במהלך ייצור המפעל.

עבור שנאי שירות - שירות, אם ריכוז הפחמן החד -חמצני (CO) עולה ברציפות על 300 μl/L, יש לנתח את המצב המזדקן של נייר הבידוד בשילוב עם CO₂.

 

3.2 שיטת ניתוח יחס גז: מחלקת משנה מסוג תקלה

תקלות שונות מייצרות שילובי גז שונים. על ידי חישוב יחסי הגזים האופייניים (למשל, C₂H₂/C₂H₄, CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆), ניתן לחלק עוד יותר סוגי תקלות. היחסים המתאימים בין יחסים נפוצים לתקלות הם כדלקמן (עיין ב- IEC 60599):

סוג תקלות	C₂H₂/C₂H₄ (אצטילן/אתילן)	ח '₄/H₂ (מתאן/מימן)	C₂H₄/C₂H₆ (אתילן/אתאן)
פעולה רגילה	<0.1	0.1-1.0	<1
פריקה חלקית	<0.1	>1	<1
נמוך - תקלה תרמית בטמפרטורה (<300℃)	<0.1	0.1-1.0	<1
High-Temperature Thermal Fault (>700 מעלות)	0.1-1.0	0.1-1.0	>3
גבוה - פריקת קשת אנרגיה	>1	<0.1	>3

לדוגמה, אם היחסים עומדים בתנאים של "C₂H₂/C₂H₄> 1 ו- C₂H₄/C₂H₆> 3", ניתן לאשר אותו כתקלת ARC אנרגיה גבוהה-; איתור אצטילן בשנאי MVA במסמך 2, בשילוב עם היעדר סימני פלאש קשת חזותית, מרמז כי יתכן שהיא קשת נסתרת (למשל, פיתוח פריקה חלקית בתוך הפיתול).

 

3.3 שיטת משולש דובל: אבחנה גרפית אינטואיטיבית

שיטה זו מוצעת על ידי ההידרו - קוויבק בקנדה, משתמשת באחוזי הנפח שלמתאן (Ch₄), אתילן (ג₂H₄) ואצטילן (ג₂H₂)כשלושת הקודקודים של המשולש. לאחר חישוב החלק של כל גז, הוא מאתר את המיקום בתרשים המשולש ושופט את סוג התקלה על פי האזור הנופל. שיטה זו היא אינטואיטיבית ביותר ויכולה להבחין ביעילות בין "תקלות תרמיות" ל"תקלות פריקה ", ואף לחלק את רמות הטמפרטורה המתחממות יתר (נמוך {}} טמפרטורה T1, בינוני - טמפרטורה T2, גבוהה - טמפרטורה T3).

חלוקת אזור הליבה של משולש הדובל היא כדלקמן:

אזור D1: פריקה חלקית; אזור D2: גבוה - קשת אנרגיה;

אזור T1: נמוך - התחממות יתר של טמפרטורה (<300℃); Area T2: Medium-temperature overheating (300-700℃); Area T3: High-temperature overheating (>700 מעלות);

אזור DT: תקלה משולבת של קשת + תקלה תרמית.

 

3.4 שיטת יחס רוג'רס: סיווג תקלות הנדסיות

שיטה זו מוצעת במשותף על ידי CEGB ו- IEEE בבריטניה, קובעת מטריצה ​​סיווג תקלות על בסיס שלוש קבוצות של יחסי גז (CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆, C₂H₂/C₂H₄), והיא מתאימה לאבחון מהיר של שוטרי כוח קטנים ומדיוניים {}}. בהשוואה לשיטת יחס ה- IEC, שיטת רוג'רס יכולה להבחין בצורה מדויקת יותר בין "קשתות אנרגיה נמוכות-" לבין "התחממות יתר של טמפרטורה" גבוהה {}}, ומסמך 1 מזכיר כי הוא נמצא בשימוש נרחב במערכת הכוח הצפון אמריקאית.

 

3.5 IEC 60599 שיטת אבחון: תהליך סטנדרטי מקיף

כסטנדרט מקובל בינלאומי, IEC 60599 אינו מסתמך על שיטה אחת אלא מאמצת תהליך שלב של שלוש - של שלב של "סף ריכוז → ניתוח יחס → אימות מגמה":

ראשית, בדוק אם ריכוז הגז הבודד עולה על התקן (למשל, אצטילן> 5 μl/L דורש ערנות);

לאחר מכן, שופט את סוג התקלה באמצעות ניתוח יחס גז;

לבסוף, ודא אם התקלה מתפתחת על ידי שילוב נתוני מגמה של 3-6 חודשים (למשל, קצב הצמיחה החודשי של ריכוז הגז> 10%).

שיטה זו מאזנת את הדיוק והפרקטיות והיא הבסיס האבחוני המיינסטרימי בתעשיית הכוח העולמית.

 

4.1 אבחון ולוקליזציה מסוג תקלות

זהו יישום הליבה של DGA. כאשר מתרחשת חריגה בשנאי (למשל, טמפרטורת שמן מוגברת, רעש מוגבר) או גז עולה על התקן במהלך בדיקות שגרתיות, ניתוח DGA יכול לזהות במהירות את אופי התקלה (למשל, "ARC" או "התחממות יתר") ולספק הוראות להוראות על {5} תחזוקת אתר. לדוגמה, תוצאת ה- DGA של שנאי MVA במסמך 2 (אצטילן + גבוה - גז ריכוז) תומך ישירות בהחלטה של ​​"לא להמליץ ​​על Re {}}} הזמנת" כדי למנוע את התקלה להתרחב.

 

4.2 אזהרת תקלות מוקדמת (ניתוח מגמות)

על ידי מעקב אחר נתוני DGA במשך זמן רב וניתוח מגמת השינוי של ריכוז הגז, ניתן לאתר סכנות פוטנציאליות ב"שלב העוברי "של התקלה:

עלייה איטיתבריכוז הגז (למשל, עלייה חודשית של 5% ב- CO): בדרך כלל בגלל הזדקנות בידוד, הדורשת ניטור משופר;

עלייה מהירהבריכוז הגז (למשל, 10 μl/L אצטילן חדש שהתגלה ביום אחד): מציין תקלה פתאומית, הדורשת כיבוי חירום;

מראה פתאומישל גז חדש (למשל, לא התגלה לפני כן, אך זוהה בבדיקה מסוימת): עשוי להצביע על התרחשותה של תקלה חדשה (למשל, פירוק הבידוד של המתפתל).

 

4.3 בדיקות שגרתיות ואימות מפעל (דרישות המפתח במסמך 3)

על פי IEC 60076-1 והדרישות במסמך 3, יש לבצע את מבחן ה- DGA לפני שהשנאי יעזוב את המפעל, לאחר הזרקת נפט חדשה, או לאחר שיפוץ:

לפני הבדיקה: ודא אם השמן החדש מוסמך (למשל, ללא אצטילן, לחות נמוכה);

לאחר הבדיקה: השווה את הנתונים הכרומטוגרפיים לפני ואחרי הבדיקה כדי לאשר כי אין סכנות נסתרות פנימיות במהלך הבדיקה (למשל, פריקה חלקית הנגרמת על ידי מבחן מתח);

דוגמה: מסמך 3 דורש בבירור "אין חריגות בניתוח כרומטוגרפי נפט לאחר בדיקת בידוד" כדי להבטיח שמצב השמן והציוד שנאי המועבר למשתמש מוסמך.

 

4.4 תמיכה בהחלטת תחזוקה

בהתבסס על תוצאת ה- DGA, ניתן לנסח אסטרטגיית תחזוקה מובחנת:

נתוני DGA רגילים: ערכו תחזוקה שגרתית כמתוכנן;

חריגות קלה (למשל, Trace Ch₄): קיצור מחזור הניטור (למשל, החל משלושה חודשים ועד פעם בחודש);

חריגות קשה (למשל, C₂H₂ מוגזמת): כבה לתחזוקה מייד כדי להימנע מפגיעה בציוד או תאונות רשת חשמל.

 

5. מערכות סטנדרטיות מקומיות ובינלאומיות לבדיקת DGA

הסטנדרטיזציה של מבחן ה- DGA מסתמכת על הנחיית התקנים הסמכותיים. מדינות/אזורים שונים גיבשו סטנדרטים אדפטיביים המבוססים על מאפייני רשתות הכוח שלהן. מערכות הליבה הסטנדרטיות מוצגות בטבלה שלהלן:

שם/שיטה רגילה	גיבוש ארגון/מקור	תוכן ליבה	תרחיש יישומים
IEC 60599	הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית (IEC)	מציין מגבלות ריכוז גז ושיטות יחס, תוך הדגשת ניתוח מגמות	יישום גלובלי, המתאים לשמן שונה - שנאי שקוע
IEEE C57.104-2019	המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE)	מגדיר ערכי אזהרת גז ומדגיש את שיטת יחס הרוג'רס	שווקים צפון אמריקאים ובינלאומיים, תוך התמקדות במעקב אחר מגמות
שיטת משולש דובל	הידרו - קוויבק, קנדה	אבחנה גרפית המבוססת על CH₄/C₂H₄/C₂H₂	סיווג מדויק של תקלות מורכבות (למשל, תקלות משולבות)
GB/T 7252-2017	מינהל סטנדרטיזציה של סין	משלב שיטות IEC ו- IEEE, המסתגל לרשת הכוח של סין	רובוטריקים בסין, תוך הדגשת ניתוח CO/CO₂ למאמר בידוד
JEC-0101-2001	המכון למהנדסי חשמל ביפן (IEEJ)	ערכי אזעקת גז קפדניים, הסתגלות לסביבות לחות גבוהות {}}}	רשת כוח ביפן, תוך התמקדות בשיפוט מזדקן של נייר בידוד

דרישה נפוצה בסטנדרטים אלה היאלא לסמוך על שיטה אחת אלא כדי לשלם שיפוט מקיף על ידי שילוב של שיטות ניתוח מרובות וב- - תנאי עבודה באתר (למשל, לחות אווירה, עומס ציוד).

 

6.1 לא - גילוי פולשני, אין צורך בהפסקת חשמל

דגימה של DGA דורשת רק חילוץ 50 - 100 מ"ל מדגם שמן משסתום דגימת השמן של השנאי, מבלי לפרק את הציוד או לנתק את הכוח (למעט מקרים מיוחדים). ניתן להשלים אותו במהלך ההפעלה הרגילה של הציוד, ומפחית מאוד את הפסדי הפסקת החשמל-זה חשוב במיוחד למשתמשים תעשייתיים ולחברות רשת חשמל.

 

6.2 אזהרת תקלות מוקדמת, מונעת סכנות מראש מראש

בדרך כלל לוקח כמה שבועות עד חודשים עד ש- FAIL מתפתח מ"פוטנציאל "ל"התפרצות". DGA יכול לאתר גזים אופייניים כאשר אנרגיית התקלה נמוכה (למשל, H₂ שנוצר על ידי פריקה חלקית), המספקת תקופת אזהרה מוקדמת מספר פעמים ארוכות יותר מ"ניטור טמפרטורת נפט "ו"תצפית על צבע שמן", ומאפשרת זמן לתחזוקה.

 

6.3 המכסה סוגי תקלות מרובים, אבחנה מקיפה

בין אם מדובר בתקלה חשמלית (קשת, פריקה חלקית), תקלה תרמית (נמוך - טמפרטורה, גבוה - התחממות יתר של טמפרטורה), או אפילו הזדקנות בידוד מוצק, DGA יכול להשיג כיסוי באמצעות שילובי גז אופייניים; בעוד שבדיקות אחרות (למשל, מבחן התנגדות לבידוד) יכולות לשקף רק את מצב הבידוד הכולל ואינן יכולות לאתר סוגי תקלות ספציפיים.

 

בעתיד, עם פיתוח האינטרנט של הדברים וטכנולוגיית הבינה המלאכותית, מבחן ה- DGA יתקדם לכיוון של "מקוון אמיתי - ניטור זמן + אבחנה חכמה של AI": אמיתי - נתוני גז זמן יועברו באמצעות מכשירי איסוף דגימת שמן מקוונים, ומודלים של למידת מכונות ישמשו כדי לזהות אוטומטית סוגי תקלות ומגמות פיתוח, תוך שיפור המשך נוסף עדיין מיומנות חיונית לאנשי תפעול ותחזוקה של כוח.

עבור ענף הכוח, חיבור החשיבות למבחן DGA, בעקבות תקנים בינלאומיים/לאומיים (למשל, IEC 60599, GB/T 7252 - 2017), והקמת מסד נתונים מגמה לטווח הארוך הם אמצעי מפתח כדי להבטיח הפעלה בטוחה של שנאים ולהפחתת הסיכון לתאונות גזע כוח.