130
д
и
а
г
н
о
с
т
и
к
а
и
м
о
н
и
т
о
р
и
н
г
диагностика и мониторинг
Перспективы применения
технологии акустической
голографии в энергетике
Важной
составляющей
эксплуатации
высоковольтного
обо
-
рудования
является
поиск
решений
,
позволяющих
проводить
диагностические
мероприятия
без
вывода
оборудования
из
работы
.
Ставится
задача
проведения
технического
диагно
-
стирования
оборудования
непосредственно
в
процессе
экс
-
плуатации
и
получения
текущих
данных
о
состоянии
силового
электроэнергетического
оборудования
без
вывода
из
работы
диагностируемого
оборудования
:
силовых
и
измерительных
трансформаторов
,
высоковольтных
вводов
,
опорной
и
подвес
-
ной
изоляции
и
прочего
оборудования
доступными
и
достовер
-
ными
методами
.
Талакин
С
.
А
.,
начальник
Центральной
службы
диагностики
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
Гележе
К
.
Б
.,
главный
эксперт
Центральной
службы
диагностики
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
В
настоящее
время
в
электро
-
энергетике
в
качестве
основ
-
ных
дистанционных
средств
для
технического
диагности
-
рования
применяются
методы
инфра
-
красного
(
теплового
)
и
ультразвукового
контроля
,
применение
которых
регла
-
ментировано
СТО
34.01-23.1-001-2017
«
Объем
и
нормы
электрооборудо
-
вания
».
В
данной
статье
рассматривается
технология
дистанционного
диагно
-
стирования
высоковольтной
изоля
-
ции
и
оборудования
,
основанная
на
принципе
акустической
голографии
с
применением
портативных
прибо
-
ров
,
принцип
работы
которых
осно
-
ван
на
выявлении
ультразвуковых
сигналов
с
последующим
преобразо
-
ванием
(
визуализацией
)
в
доступную
форму
восприятия
.
Одним
из
признаков
неисправно
-
сти
в
электроэнергетическом
оборудо
-
вании
является
появление
звуковых
сигналов
.
Как
правило
,
неисправные
элементы
конструкции
оборудова
-
ния
(
а
зачастую
полностью
вся
кон
-
струкция
)
обнаруживаются
по
выде
-
ляемому
ими
теплу
,
однако
звуковые
сигналы
появляются
еще
до
того
,
как
процессы
,
происходящие
в
изоляции
,
приводят
к
нагреву
.
Звуковые
сигна
-
лы
содержат
информацию
и
при
пра
-
вильной
интерпретации
сообщают
,
является
ли
текущее
состояние
обо
-
рудования
удовлетворительным
или
срочно
требуется
вывод
оборудова
-
ния
из
работы
для
проведения
по
-
следующего
ремонта
.
Важной
задачей
на
сегодняшний
день
является
правильная
иденти
-
фикация
природы
появления
звуко
-
вых
сигналов
,
ранжирования
их
по
степени
опасности
для
дальнейшего
определения
текущего
состояния
ди
-
агностируемого
оборудования
.
Таким
образом
,
ставятся
задачи
раннего
обнаружения
возникающих
на
ранней
стадии
дефектов
в
изоля
-
ции
оборудования
,
правильной
рас
-
шифровки
акустических
сигналов
,
вы
-
деляемых
при
работе
оборудования
,
и
своевременного
выявления
крити
-
ческого
состояния
оборудования
.
Акустические
сигналы
,
которые
фиксируются
при
работе
электро
-
энергетического
оборудования
,
по
своим
свойствам
могут
фиксировать
-
ся
в
ультразвуковом
диапазоне
(
свы
-
ше
16 000
Гц
)
и
быть
вызваны
как
внешними
условиями
(
например
,
по
-
вышенной
влажностью
окружающей
среды
,
загрязнением
изоляции
,
про
-
водящим
к
коронированию
,
сопрово
-
ждающемуся
появлением
звуковых
сигналов
),
так
и
развивающимися
в
изоляции
оборудования
процесса
-
ми
разрушения
(
появлением
частич
-
131
ных
разрядов
,
вызванных
ненормальной
работой
вращающихся
машин
и
механизмов
),
что
так
же
со
-
провождается
выделением
звуковых
сигналов
опре
-
деленного
диапазона
частот
.
В
2021
году
компания
ООО
«
Арман
»
выпустила
российскую
разработку
устройства
,
основанного
на
технологии
визуализации
акустического
поля
, —
сис
-
тему
визуализации
звука
SVS-P,
прототип
которой
представлен
на
рисунке
1.
Система
визуализации
звука
SVS-P
предназна
-
чена
для
оперативного
наблюдения
и
дистанцион
-
ного
бесконтактного
многоканального
приема
вибро
-
акустических
сигналов
объектов
в
высокочастотном
звуковом
и
ультразвуковом
диапазоне
частот
с
воз
-
можностью
визуализации
виброакустического
поля
в
реальном
времени
.
Визуализация
акустического
поля
—
метод
полу
-
чения
изображений
акустического
излучения
,
с
по
-
мощью
обработки
принятых
виброакустических
сиг
-
налов
с
учетом
их
амплитуд
,
фаз
и
времени
прихода
.
В
настоящее
время
принципы
визуализации
звука
используются
в
серийно
производящихся
приборах
зарубежного
производства
типа
NL-Acoustics (
рису
-
нок
2)
и
его
аналогах
.
В
прототипе
портативного
устройства
визуализа
-
ции
звука
SVS-P
для
формирования
акустической
картины
используется
специальное
средство
при
-
ема
виброакустических
сигналов
—
акустическая
камера
,
которая
представляет
собой
программно
-
аппаратный
комплекс
,
включающий
микрофонную
решетку
(
МР
)
с
установленной
видеокамерой
и
ком
-
пьютер
со
специальным
программным
обеспечени
-
ем
.
Видеокамера
и
микрофоны
формируют
на
выхо
-
дах
цифровые
сигналы
.
Микрофоны
,
составляющие
МР
,
являются
всена
-
правленными
,
они
принимают
звуки
со
всех
направ
-
лений
(
рисунок
3).
Иначе
говоря
,
электрические
сиг
-
налы
каждого
из
микрофонов
содержат
информацию
о
звуках
,
приходящих
со
всех
направлений
.
Совмест
-
ная
обработка
этих
сигналов
позволяет
выделить
звук
,
приходящий
с
заданного
направления
,
а
на
вы
-
ходе
получить
изображение
с
наложенной
акустиче
-
ской
картой
.
Основным
параметром
для
МР
являет
-
ся
шаг
между
микрофонами
и
размер
апертуры
.
Чем
меньше
расстояние
между
микрофонами
и
больше
число
микрофонов
,
тем
шире
частотный
диапа
-
зон
и
выше
верхняя
частота
рабочего
диапазона
.
Для
работы
в
ультразвуковом
диапазоне
от
16 000
Гц
до
40 000
Гц
в
портативном
устройстве
визуализа
-
ции
звука
SVS-P
установлено
112
микрофонов
.
Данные
системы
является
средством
инструмен
-
тального
контроля
,
эксплуатирующим
метод
шумо
-
вой
диагностики
оборудования
.
До
настоящего
времени
метод
шумовой
диагно
-
стики
основывался
на
субъективном
восприятии
шума
узкопрофильными
специалистами
высокой
квалификации
с
большим
опытом
работы
с
конкрет
-
ным
типом
оборудования
,
что
ограничивало
область
применения
метода
.
Метод
шумовой
диагностики
основан
на
регистра
-
ции
и
анализе
акустических
шумов
объекта
диагно
-
стики
,
которые
позволяют
судить
о
возникновении
и
развитии
дефектов
,
об
исправности
и
неисправно
-
сти
и
даже
о
характере
неисправности
объекта
.
Рис
. 1.
Внешний
вид
прототипа
портативного
устройства
визуализации
звука
SVS-P
Рис
. 2.
Внешний
вид
камеры
NL-
Acoustics
Рис
. 3.
Структура
микрофонной
решетки
Выходной
сигнал
Выходной
сигнал
Полезный
сигнал
Полезный
сигнал
Сигнал
помехи
Сигнал
помехи
End
fi
re
Broadside
Блок
обработки
Бл
ок
обрабо
тки
№
2 (77) 2023
132
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
Целью
шумовой
диагностики
как
одного
из
видов
технической
диагностики
является
повышение
на
-
дежности
и
ресурса
технических
систем
.
Основными
задачами
шумовой
диагностики
яв
-
ляется
обнаружение
,
определение
местоположения
,
слежение
(
мониторинг
),
оценка
опасности
и
скоро
-
сти
развития
неисправностей
в
целях
заблаговре
-
менного
прекращения
эксплуатации
или
испытаний
и
предотвращения
разрушения
изделия
.
Внедрение
шумовой
диагностики
поможет
опре
-
делять
наличие
дефектов
в
технологическом
обору
-
довании
с
указанием
конкретных
зон
неисправнотей
в
элементах
конструкции
даже
на
фоне
помех
(
виб
-
ростука
,
шума
маслонасосов
и
вентиляторов
и
т
.
п
.).
В
рамках
оценки
эффективности
предлагаемого
метода
в
филиалах
ПАО
«
Россети
Московский
ре
-
гион
» —
Московские
высоковольтные
сети
и
Юж
-
ные
электрические
сети
—
было
организовано
про
-
ведение
демонстрационных
испытаний
устройства
SVS-P.
В
процессе
испытаний
прототипа
прибора
проводилось
обследование
обо
-
рудования
открытых
распредели
-
тельных
устройств
подстанций
,
КРУЭ
,
вспомогательного
техноло
-
гического
оборудования
.
Полученные
результаты
срав
-
нивались
с
альтернативным
мето
-
дом
неразрушающего
контроля
—
ультрафиолетовой
диагностикой
.
Была
использована
УФ
-
камера
UVIRCO CoroCam6D.
В
ходе
тестирования
при
по
-
мощи
устройства
SVS-P
зафик
-
сировано
наличие
разрядной
ак
-
тивности
на
гирлянде
изоляторов
,
характеризующееся
повышенным
уровнем
звукового
давления
25
дБ
в
диапазоне
частот
от
15 000
Гц
до
20 000
Гц
,
что
превышает
зна
-
чение
в
23
дБ
на
соседних
гирлян
-
дах
изоляторов
и
свидетельствует
о
наличии
коронного
разряда
.
Дан
-
ный
дефект
был
подтвержден
так
-
же
с
помощью
ультрафиолетовой
камеры
UVIRCO CoroCam6D.
На
рисунке
4
представлено
сравнение
измерений
с
помощью
системы
SVS-P
и
УФ
-
камеры
.
C
равнение
результатов
пока
-
зало
,
что
измерения
,
полученные
с
помощью
системы
SVS-P,
совпадают
с
результа
-
тами
,
полученными
с
помощью
УФ
-
камеры
,
а
в
не
-
которых
моментах
система
смогла
зафиксировать
аномалии
,
которые
не
обнаружила
УФ
-
камера
.
На
шлейфе
,
ведущем
к
трансформатору
АТ
-6,
зафиксировано
наличие
разрядной
активности
,
ха
-
рактеризующейся
повышенным
уровнем
звукового
давления
25
дБ
,
что
превышает
значение
в
23
дБ
на
соседнем
креплении
в
диапазоне
частот
от
15 000
Гц
до
20 000
Гц
и
может
свидетельствовать
о
наличии
ранней
стадии
развития
дефекта
.
УФ
-
камера
UVIRCO CoroCam6D
также
зафиксировала
данный
дефект
.
Результаты
представлены
на
ри
-
сунке
5.
Для
изучения
возможностей
устройства
SVS-P
выполнялось
обследование
технологического
обо
-
рудования
компрессорной
на
ПС
110
кВ
«
Вернад
-
ская
»
в
филиале
ПАО
«
Россети
Московский
реги
-
он
» —
Московские
высоковольтные
сети
с
целью
определения
мест
дефектов
в
оборудовании
,
уте
-
чек
в
трубопроводах
и
кранах
,
поиска
источников
повышенного
шумового
давления
.
В
ходе
проведения
обследова
-
ния
система
смогла
обнаружить
утечки
воздуха
в
районе
задвиж
-
ки
трубопровода
во
фланцевом
соединении
,
характеризующиеся
повышенным
звуковым
давле
-
нием
19
дБ
и
23
дБ
в
диапазоне
частот
от
17 000
Гц
до
19 000
Гц
.
Результат
измерений
представлен
на
рисунках
6
и
7.
Рис
. 4.
Выявление
устройством
SVS-P (
слева
)
элементов
подвесной
изоля
-
ции
с
повышенным
уровнем
звукового
давления
Рис
. 5.
Выявление
устройством
SVS-P (
слева
)
элементов
кабельных
линий
10
кВ
с
повышенным
уровнем
звукового
давления
133
В
ходе
обследования
КРУЭ
на
приводе
СЭВ
-110
кВ
и
ЗН
ШР
Т
2-110
кВ
стороны
элегазового
выключате
-
ля
зафиксирована
утечка
газа
,
характеризующаяся
повышенным
звуковым
давлением
20
дБ
в
диапа
-
зоне
частот
от
12 000
Гц
до
15 000
Гц
.
Результаты
представлены
на
рисунках
8
и
9.
ВЫВОДЫ
В
результате
проведенной
работы
были
получены
следующие
выводы
:
1.
В
ходе
применения
метода
визуализации
звука
на
объектах
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
были
получены
положительные
результаты
.
Под
-
тверждены
эффективность
и
чувствительность
к
обнаружению
дефектов
в
процессе
диагностики
.
Метод
показал
возможность
выявления
дефекта
без
видимого
источника
,
что
подтверждено
в
рас
-
смотренных
случаях
альтернативными
методами
контроля
,
такими
как
УФ
-
камера
.
2.
В
отличие
от
методов
ультрафиолетового
или
ин
-
фракрасного
контроля
рассматриваемый
метод
способен
выявить
механические
дефекты
обо
-
рудования
,
которые
не
сопровождаются
нагревом
или
появлением
частичных
разрядов
.
Подтверж
-
дена
эффективность
рассматриваемой
техно
-
логии
для
выявления
течей
с
высокой
интенсив
-
ностью
в
сосудах
,
находящихся
под
давлением
,
таких
как
объемы
комплектных
распределитель
-
ных
устройств
с
элегазовой
изоляцией
,
компрес
-
сорное
оборудование
.
3.
Дефекты
,
связанные
с
разрядными
процессами
,
можно
диагностировать
на
ранней
стадии
,
тем
самым
снижать
вероятность
возникновения
ава
-
рийных
отключений
оборудования
.
В
настоящее
время
существует
ряд
способов
по
выявлению
разрядной
активности
,
одним
из
которых
являет
-
ся
применение
технологии
визуализации
акусти
-
ческого
поля
,
позволяющее
оперативно
прово
-
дить
обследование
без
отключения
оборудования
для
точного
определения
технического
состояния
объекта
.
4.
Рассматриваемая
технология
может
быть
ис
-
пользована
как
вспомогательный
метод
экс
-
пресс
-
диагностики
электроэнергетического
обо
-
рудования
.
Дальнейшее
развитие
данной
тех
-
нологии
позволит
сформировать
базу
для
раз
-
работки
аналитической
модели
и
,
как
след
-
ствие
,
нормативную
базу
по
классификации
дефектов
.
Резюмируя
полученные
результаты
,
можно
де
-
лать
вывод
,
что
в
настоящее
время
глубоко
не
из
-
учены
акустические
сигналы
,
возникающие
в
обору
-
довании
,
не
сформулированы
критерии
,
по
которым
можно
классифицировать
эти
сигналы
по
акустиче
-
скому
излучению
,
не
определены
четкие
требования
к
измерительной
аппаратуре
и
датчикам
.
Это
стало
толчком
к
развитию
систем
визуализации
акустиче
-
ского
поля
и
формированию
подхода
к
определению
типа
дефекта
по
акустическому
излучению
.
Следу
-
ющим
шагом
в
развитии
рассмотренной
технологии
является
разработка
методики
проведения
коррект
-
ных
акустических
измерений
и
стандартов
эксплуа
-
тирующих
организаций
.
На
основании
полученных
данных
можно
более
точно
и
оперативно
обнаружить
дефект
и
своевре
-
менно
выполнить
необходимые
технические
меро
-
приятия
по
выводу
оборудования
из
работы
и
после
-
дующему
ремонту
.
Рис
. 6.
Выявление
устройством
SVS-P
элементов
реси
-
вера
компрессорной
установки
,
имеющих
повышенное
звуковое
давление
Рис
. 7.
Выявление
устройством
SVS-P
трубопроводов
компрессорной
установки
,
имеющих
повышенное
звуко
-
вое
давление
Рис
. 9.
Выявление
устройством
SVS-P
утечек
газа
из
привода
выключателя
КРУЭ
110
кВ
Рис
. 8.
Выявление
устройством
SVS-P
КРУЭ
110
кВ
уте
-
чек
газа
из
объемов
№
2 (77) 2023
Оригинал статьи: Перспективы применения технологии акустической голографии в энергетике
Талакин С.А., начальник Центральной службы диагностики ПАО «Россети Московский регион»
Гележе К.Б., главный эксперт Центральной службы диагностики ПАО «Россети Московский регион»
Важной составляющей эксплуатации высоковольтного оборудования является поиск решений, позволяющих проводить диагностические мероприятия без вывода оборудования из работы. Ставится задача проведения технического диагностирования оборудования непосредственно в процессе эксплуатации и получения текущих данных о состоянии силового электроэнергетического оборудования без вывода из работы диагностируемого оборудования: силовых и измерительных трансформаторов, высоковольтных вводов, опорной и подвесной изоляции и прочего оборудования доступными и достоверными методами.
