Оборудование и технология тепловизионного контроля линий электропередачи с вертолета МИ-2
ИВАНЕНКО В. Е., ЧЕРНОВ В. Ф., инженеры, Донбассэнергоналадка
Надежность воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения (ВН) определяется исправным состоянием контактных соединений (КС) проводов. Для проверки КС все более широкое применение находят тепловизоры.
Контроль КС на ВЛ предъявляет особые требования к аппаратуре, связанные с необходимостью ее эксплуатации в полевых условиях и на борту вертолета. К ним относятся: возможность наблюдения за объектом по совмещенному изображению в видимом и тепловом излучении; непрерывная запись теплового и совмещенного изображений и комментариев к ним на видеомагнитофоны; малый мгновенный угол зрения и высокая разрешающая способность, чувствительность к небольшим перепадам температур; портативность, автономность и экономичность электропитания и аппаратуры.
К сожалению, отечественная тепловизионная техника не удовлетворяет этим требованиям.
Шведской фирмой «АГЕМА» предложены аппаратура и способ контроля ВЛ с борта вертолета. В комплект аппаратуры входят:
тепловизор - АГА-782 (АГА-880); цифровая система «Диокон», работающая в реальном времени, для преобразования теплового изображения, получаемого тепловизором, в телевизионный стандарт;
система «Супервьюер», позволяющая наблюдать реальное изображение объекта с наложенным на него тепловым изображением;
два видеомагнитофона для отдельной записи теплового и совмещенного изображений системы «Супервьюер», а также для звуковых комментариев к ним на оба видеомагнитофона одновременно.
Вариант внутренней установки комплекта аппаратуры на вертолете, предложенный фирмой «АГЕМА», предполагает открытие двери или окна вертолета. Этот вариант имеет; существенные недостатки, так как контроль ВЛ можно выполнить только в теплое время года и при этом нарушаются требования техники безопасности полетов, действующие в нашей стране.
С учетом этих трудностей был предложен и реализован вариант наружной установки инфракрасной и телевизионной камер комплекса. При разработке оборудования предполагалось, что один из недостатков размещения камер снаружи будет состоять в недоступности во время полета их органов регулировки глубины резкости, диафрагмы, переключателя фильтров.
Общий вид установки фермы, поворотного устройства и бокса с камерами на вертолете МИ-2
Однако опыт работы показал, что такие виды регулировки в полете не требуются. Установка глубины резкости, диафрагмы и фильтра производится при монтаже аппаратуры на вертолет. Основным неудобством размещения аппаратуры снаружи является необходимость посадки вертолета через каждые два часа работы для заливки приемника инфракрасного излучения жидким азотом.
Разработанное и предложенное оборудование устанавливается на вертолете МИ-2, который широко используется в народном хозяйстве, и включает в себя: ферму; поворотное устройство и бакс для камер, устанавливаемые на ферму; пульт управления ориентацией бокса; стойки для установки аппаратуры внутри кабины; переговорное устройство для связи между членами бригады; блок питания аппаратуры от бортовой электрической сети напряжением 115 В и частотой 400 Гц; автономный резервный источник питания аппаратуры.
Ферма устанавливается на левом борту вертолета над дополнительным баком с топливом (см. рисунок) в узлах, предназначенных для крепления сельскохозяйственной аппаратуры. На ферме располагается поворотное устройство и бокс с камерами.
Поворотное устройство обеспечивает движение бокса в вертикальной плоскости на угол от +300, до —60° от горизонтального положения и в горизонтальной плоскости на угол 0—90° от курса полета вертолета. Ориентацией бокса управляют дистанционно .посредством электропривода.
Бокс для установки приемной камеры тепловизора и телекамеры обеспечивает:
снижение вибрации, возникающей в полете, при посадках и взлетах вертолета, в 10 раз и более двойной амортизацией посредством амортизаторов пространственного нагружения с фрикционным демпфированием;
крепление камер внутри бокса по заводской конструкции;
дозаправку приемной камеры тепловизора жидким азотом через каждые 2 ч работы через специальный съемный верхний люк;
регулировку глубины резкости; фильтра и диафрагмы приемной камеры тепловизора и глубины резкости телекамеры через специальный съемный боковой люк;
подключение кабелей приемной камеры тепловизора и телекамеры. Кабели защищены от загрязнения и повреждения мягким чехлом;
защиту отверстия перед объективом телекамеры стеклом, а в нерабочем положении — крышкой;
защиту отверстия перед приемной камерой тепловизора в рабочем состоянии пленкой, пропускающей инфракрасное излучение, в нерабочем положении — защитной крышкой. Предусмотрена возможность легкой замены пленки при загрязнении или повреждении.
Остальная аппаратура размещается внутри кабины вертолета в виде трех амортизированных виброгасящих стоек:
стойки тепловизора, которая включает блок видеоконтрольного устройства тепловизора и два блока преобразования сигнала изображения;
стойки видеомагнитофонов, включающей модифицированный и стандартный видеомагнитофоны, переговорное устройство;
стойки ориентации, управляющей телемонитором совмещенного изображения и пультом управления ориентацией бокса.
Все стойки внутри вертолета крепятся к специальным пластинам,
которые устанавливаются на задних сидениях.
Аппаратура может получать питание от бортовой электрической сети вертолета напряжением 115 В частотой 400 Гц через специальный блок питания или от отдельного аккумуляторного блока 12 В, обеспечивающего ток потребления 10 А в течение 6 ч. Блоки электропитания аппаратуры размещаются внутри кабины на полу в хвостовой части.
Время монтажа и демонтажа аппаратуры (без монтажа фермы, которая постоянно установлена на вертолете) составляет 30—35 мин. Линия электропередачи контролируется бригадой из трех человек, не считая пилота.
Первый оператор работает со стойками тепловизора посредством ручек регулировки, расположенных на передней панели видеоконтрольного устройства и видеомагнитофонов. Второй оператор управляет стойкой ориентации, наблюдая на экране телемонитора видимое и наложенное тепловые изображения и постоянно удерживая в поле зрения тепловизора интересующую опору ВЛ или участок проводов при помощи рычага управления ориентацией наружного блока.
Третий оператор, сидящий рядом с пилотом, записывает на видеомагнитофоны легенду полета (номера опор, характерные особенности ВЛ) и осуществляет связь с пилотом для передачи команд, поступающих от первого или второго операторов по переговорному устройству. Кроме того, он по указанию первого оператора диктует в микрофон информацию о положении ручек регулировки тепловизора.
Первый и второй операторы должны иметь навык работы с тепловизором и пройти соответствующую подготовку. Учитывая, что третий оператор (обычно работник службы линий сетевого предприятия) может быть не обучен данному виду работ, первый оператор может сам проводить записи на видеомагнитофоны, пользуясь сообщениями третьего о номерах опор и характерных особенностях ВЛ.
В связи с тем, что ВЛ обслуживают два (и более) предприятия, а сопровождающий специалист знает только свой участок, маркировка анкерных опор может производиться порядковыми номерами, а затем уже в лаборатории осуществляться привязка к паспортному номеру опоры.
Информация, записанная на видеомагнитофоны, обрабатывается в лаборатории. Запись теплового изображения необходима для определения значения нагрева выявленных дефектов, а совмещенного изображения — точного места расположения дефекта.
Во время работы ВЛ должна находиться с левой стороны вертолета, а бокс с камерами следует направлять в сторону ВЛ под углом 45—70“ к направлению полета.
При контроле анкерных опор второй оператор постоянно наблюдает за свободными шлейфами в пределах допустимых углов поворота бокса, а первый оператор, работающий с тепловизором, диктует на видеомагнитофоны номера опор и положение ручек регулировки.
Режим полета вертолета при контроле ВЛ во многом определяется скоростью и направлением ветра. Предпочтительная скорость движения вдоль трассы ВЛ составляет 70—100 км/ч. В районе анкерных опор ее желательно снижать до 55— 60 км/ч. Вертолет от ВЛ должен находиться на расстоянии 25—100 м.
Обычно тепловое изображение легко истолковывается, но для правильной оценки следует учитывать мешающие факторы — коэффициент излучения поверхности проводов, солнечное излучение, влажность атмосферы, ветер. Для определения температуры можно использовать изотермические функции и калибровочные кривые в соответствии с инструкцией на тепловизор или ввести информацию в ЭВМ для обработки.
Контроль ВЛ возможен практически при любой токовой нагрузке, но наибольший эффект достигается при нагрузке не менее 50%. В случаях меньших нагрузок возможно выявление только аварийных дефектов, что значительно снижает эффективность работы. Предложенное оборудование универсально и может быть использовано на автомашине для контроля ВЛ с земли.
Опыт эксплуатации оборудования с 1986 г. показал его высокую надежность. В течение двух лет бригада из четырех человек провела контроль более 11 тыс. км ВЛ 220—750 кВ, на которых обнаружено около 150 дефектов различной степени опасности. За этот период имел место лишь один отказ исполнительного двигателя ориентации по горизонтали.
Опыт работы показал, что при периодическом тепловизионной контроле ВЛ число выявленных дефектных КС резко снижается, что свидетельствует об эффективности разработанной технологии и повышении надежности ВЛ.
Выводы
- Тепловизионная аппаратура АГА-782 (АГА-880) может эффективно применяться на отечественных вертолетах, оснащенных дополнительными средствами для размещения камер снаружи.
- Опыт контроля ВЛ с вертолета МИ-2 показал высокую надежность разработанного и изготовленного оборудования, обеспечивающего нормальные условия эксплуатации тепловизионной аппаратуры.
- Технология тепловизионного контроля ВЛ с вертолета является эффективным средством проверки исправности КС.
- Оборудование для установки аппаратуры может широко применяться в других отраслях народного хозяйства для тепловой аэросъемки.
