بخشی از مقاله
چکیده
با پیشرفت روزافزون جوامع بشری و افزایش استفاده از انرژی الکتریکی، اهمیت امنیت و قابلیت اطمینان شبکههای قدرت و به دنبال آن، نیاز به استفاده از روشهای نوین در بهرهبرداری، سرمایهگذاری و تعمیرات و نگهداری تجهیزات سیستم قدرت بیشتر احساس میشود. دراینبین یکی از مهمترین مباحث موجود، بحث تعمیرات و نگهداری تجهیزات میباشد. با توجه به پیشرفتهای علم و فناوری در سالهای اخیر، امکانات جدیدی برای تشخیص خطای تجهیزات به وجود آمده است. یکی از بهترین دستگاههایی که به کمک آن میتوان خطای تجهیزات را مشخص نمود، دستگاه ترموگرافی میباشد. با استفاده از این دستگاه، عکسهایی از تجهیزات سیستم قدرت در بازههای زمانی مختلف گرفته میشود که به کمک آن میتوان خطا یا نیاز به تعمیر یا تعویض تجهیزات را مشخص نمود.
معمولاً روشی که در حال حاضر برای استفاده از دستگاه ترموگرافی استفاده میشود، تشخیص خطادار بودن قطعات و تجهیزات، با استفاده از دمای آنها میباشد. این در حالی است که دستگاه ترموگرافی اطلاعات دیگری از تجهیزات بجز دما را نیز در اختیار کاربر قرار میدهد که معمولاً بلااستفاده قرار میگیرند. در این مقاله، با بهرهگیری از شبکههای عصبی مصنوعی و با استفاده از اطلاعات دیگری که دستگاه ترموگرافی بهصورت مستقیم و غیرمستقیم در اختیار کاربر قرار میدهد، روشی ارائه شده است که بتوان خطای تجهیزات را بهصورت دقیقتر تشخیص داد. برای صحت سنجی روش ارائه شده در این مقاله، طرح موجود بر روی یکی از قطعات نیروگاه گازی زاهدان، اجرا شده و نتایج بهدستآمده نشاندهندهی دقت بالای روش ارائه شده میباشد.
-1 مقدمه
بخش تولید بهعنوان یکی از ارکان اساسی زیرساخت انرژی الکتریکی همواره مورد توجه مهندسان و برنامهریزان سیستم قدرت قرار داشته است. بهواقع، نیروگاهها بهعنوان یکی از گرانترین و پیچیدهترین زیر سیستمهای مورد استفاده در زیرساخت انرژی الکتریکی همواره در معرض پیری تجهیزات قرار داشتهاند و لذا، بهمنظور تضمین فعالیت ایمن و اقتصادی آنها، برنامههای مدونی بهمنظور انجام طیف وسیعی از فرآیندهای تعمیر و نگهداری پیشبینی گردیده است.
فرآیند نگهداری و تعمیرات بهعنوان رکن اساسی و ناگسستنی از فعالیتهای بهرهبرداری هر سیستمی به شمار میرود. بهطوریکه در صنعت برق و بهویژه در نیروگاهها، بهرهگیری از یک سیستم کارآمد نگهداری و تعمیرات، همگام با توسعه و افزایش حجم واحدها، امری ضروری مینماید. ازاینرو، تلاشها برای مؤثرتر شدن و پربازدهتر شدن استراتژیهای نگهداری و تعمیرات و همچنین بالاتر بردن قابلیت اطمینان سیستم [1]، روزبهروز بیشتر شده و راهکارهای جدیدی در این حوزه ارائه میشود.
-2برنامهریزی تعمیرات و نگهداری
برنامهریزی نگهداری و تعمیرات، به مجموعه فعالیتهای پیشگیرانه و اصلاحی بهمنظور حفظ کارآمدی کلیه تجهیزات و تسهیلات یک سازمان گفته میشود. از دیرباز ضرورت فعالیتهایی نظیر روان کاری، تعویض و بازرسی تجهیزات مورد توجه بودهاند. جایگزینی ماشین با کیفیت بالا و افزایش تنوع و تعداد تجهیزات صنعتی از یکسو و لزوم سرعت در تولید ارائه محصولات با کیفیت بالا و عدم دوبارهکاری از سوی دیگر بر اهمیت برنامههای تعمیراتی افزوده است. در برنامهریزی نگهداری و تعمیرات سعی میشود که با استفاده از تمامی اطلاعات لازم، برنامهریزی جامعی برای انجام فعالیتهای نگهداری تجهیزات انجام شود تا حتیالامکان خرابی رخ نداده و یا به تأخیر بیافتد . همچنین وجود برنامهریزیهای مدونی که برای برخورد منطقی با خرابیهای ناگهانی و اضطراری در یک سیستم کارآمد نگهداری و تعمیرات لازم میباشد. بهمنظور نیل به اهداف فوق دو گونه فعالیت مدنظر قرار میگیرد :[2]
الف - تعمیرات1
ب - نگهداری2
-3آسیبشناسی وضعیت موجود تعمیر و نگهداری در سیستم قدرت
امروزه تعمیر و نگهداری به یکی از چالشهای اساسی در بخشهای مختلف سیستم قدرت تبدیل شده است. سیاستها و استراتژیهای تعمیراتی متناسب با پیشرفت سیستمهای انرژی رشد نکرده و هماکنون در بسیاری شرکتها از روشهای سنتی در این راه استفاده میشود . استفاده ازاینروشهای از رده خارج باعث صرف شدن منابع در بخشهای غیرضروری و افت قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم در درازمدت گردیدهکه این امر عمدتاً ناشی از کمبود منابع اختصاص داده شده به بخشهای بحرانی سیستم میباشد. بهصورت کلی موارد زیر را میتوان بهعنوان اصلیترین نقاط ضعف استراتژیهای تعمیراتی سنتی در سیستم قدرت نام برد :[3]
1. غیر کارآمد بودن این روشها
2. استفاده از دستورالعملهای یکسان برای تمام شرکتها بدون توجه به شرایط جغرافیایی، وضعیت فعلی تجهیزات و...
3. عدم مدیریت صحیح و مؤثر بر منابع محدود در دسترس
4. عدم وجود پایگاه دادهی قابلاعتماد بهمنظور بهکارگیری روشهای کمی
5. برخورد با تجهیزات بدون در نظر گرفتن اثر آنها در شبکه
6. عدم بهکارگیری شاخصهای قابلیت اطمینان درزمینهی تعمیرات
-4 انواع استراتژیهای تعمیرات و نگهداری
همانطور که پیشازاین عنوان شد برای انجام فعالیتهای نگهداری و تعمیرات، روشها و استراتژیهای مختلفی وجود دارند. انواع استراتژیهای تعمیراتی را میتوان بهصورت زیر برشمرد :[2]
-1 نگهداری و تعمیرات اصلاحی3
-2 نگهداری و تعمیرات پیشگویانه4
-3 نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه1
-4 نگهداری و تعمیرات قابلیت اطمینان محور2 تعمیرات و نگهداری مورد بحث در این مقاله از نوع تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه و پیشگویانه میباشد.
-5 هدف مقاله
در این مقاله، سعی شده است با هدف پیشگیری از وقوع خطا، و همچنین عدم نیاز به متوقف کردن تجهیزات برای بازرسی دورهای روشی برای تشخیص تجهیزات ارائه گردد. معمولاً در نیروگاههایی که دستگاه ترموگرافی وجود دارد، تنها با استفاده از اندازهگیری دما به تشخیص خطا میپردازند که روشی غیر دقیق است. این در حالی است که دستگاه ترموگرافی، اطلاعات دیگری نیز در اختیار ما قرار میدهد. در، با استفاده از اطلاعات دیگری که این وسیله در اختیار کاربر قرار میدهد و همچنین با توجه به اطلاعات دیگری که میتوان از دمای گذشتهی تجهیز بدست آورد، روش دقیقی برای پیشبینی خطای تجهیزات ارائه شده است.
-6 مرور فعالیتهای پیشین
مقالات متعددی به استفاده از نقش حرارت و دمای تجهیزات در تشخیص و یا پیشبینی خطای آنها پرداختهاند. در مرجع [4]، تصویربرداری مادونقرمز یک ابزار معمول مورد استفاده برای نظارت و ارزیابی وضعیت حرارتی تأسیسات الکتریکی و راهی برای حصول اطمینان از یک منبع تغذیه قابلاعتماد است. بااینحال رویکرد ارزیابی معمولیکاملاً وقتگیر و بهصورت دستی توسط کارکنان واجد شرایط انجام میشود. این مرجع، پیشنهاد روشی برای تشخیص سریع عیوب حرارتی و طبقهبندی آنها بر اساس تجزیهوتحلیل کیفی تصویر مادونقرمز را میدهد. اول، مناطق موردنظر3 بهصورت نیمهخودکار توسط همبستگی نرمال بهمنظور پیدا کردن اشیاء مشابه در تصویر، انتخاب میشوند. ویژگیهای آماری استخراجشده از هر منطقه با استفاده از شبکه عصبی چندلایه پرسپترون4 برای تعیین شرایط حرارتی تجهیزات الکتریکی شناسایی و طبقهبندی میشوند.
مرجع [5]، یک بررسی آماری از تکنیکهای مختلف تصویربرداری حرارتی برای عیبیابی و تشخیص خطا بر اساس دمای جسم ارائه میدهد. در مرجع [6]، روشی بهمنظور مطالعه وضعیت صاعقهگیر از نوع اکسید فلز ارائه شده است. در این مطالعه، از اطلاعات حرارتی بهعنوان اطلاعات موردنیاز برای تشخیص هارمونیک سوم جریان نشتی استفاده شده است. هارمونیک سوم جریان نشتی در تعیین وضعیت طول عمر صاعقه گیر بسیار تأثیرگذار است. از الگوریتم شبکه عصبی بهمنظور طبقهبندی وضعیت صاعقهگیر استفاده شده است. پروفیل دما، دمای مطلق و رطوبت بهعنوان ورودی و جریان نشتی هارمونیک سوم بهعنوان خروجی شبکه است. نتایج وابستگی شدید جریان نشتی به پروفیل دما را نشان میدهند.
در مرجع [7]، روشی مبتنی بر ترموگرافی و منطق فازی بازگشتی بهمنظور تعیین نقاط با حرارت بالا در تجهیزات الکتریکی پیشنهاد شده است. اطلاعات مربوط به تغییرات حرارتی به کمک ترموگرافی بهدستآمده و سپس با اعمال منطق فازی، وضعیت نقاط با تغییرات دمایی تحت عنوان عادی، هشدار و بحرانی طبقهبندی میگردد. نتایج حاصل از مطالعه بر روی 253 نقطه نشان میدهد که روش پیشنهادی در 80 درصد در تعیین صحیح وضعیت نقطه موردنظر موفق میباشد. روش فوق میتواند بهعنوان روش هوشمند تحلیل خطا معرفی شود. در مرجع [8]، قطعات و سیستم یک بالابر عمومی با مناسب بودن ترموگرافی مادونقرمز در آن ارائه شده است. تصاویر نوری و حرارتی آن نشان شده است و در مورد آن بحث شده است. این مقاله با هدف داشتن یک
