Бондаренко Володимир Омелянович. Багатофункціональні методи і пристрої для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів матеріалів і виробів енергетичного обладнання. (Теорія і практика)

Короткий опис

Бондаренко Володимир Омелянович. Багатофункціональні методи і пристрої для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів матеріалів і виробів енергетичного обладнання. (Теорія і практика): дис... д-ра техн. наук: 05.11.13 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2004

Бондаренко В.О. Багатофункціональні методи і пристрої для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів матеріалів і виробів енергетичного обладнання. (Теорія і практика).- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 прилади і методи контролю та визначення складу речовин.- Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”,- Міністерство освіти і науки України Харків, 2004.
В дисертації використаний комплексний підхід в рішенні проблеми підвищення надійності та ефективності експлуатуємого енергетичного обладнання. Рішення даної проблеми здійснюється за рахунок створення нових багатофункціональних методів неруйнівного контролю і реалізованих на їх основі багатопараметрових перетворювачів виміру параметрів немагнітних струмопроводів та трансформаторного масла. Розроблені, також, алгоритми вимірювальних і розрахункових процедур, проведені розрахунки очікуваних значень сигналів розроблених перетворювачів, проведені експериментальні дослідження та розраховані похибки одночасних вимірів контрольованих параметрів.
Для підвищення ефективності багатопараметрового контролю трансформаторного масла і рішення задачі прогнозування його технічного стану, досліджено статистичні процедури обробки банку даних, визначена їх оптимальна кількість без зниження інформативності.
Запропоновані алгоритми і функціональні схеми автоматизованих установок із застосуванням розроблених методів та перетворювачів, забезпечуючих необхідну вірогідність контролю.

В дисертації наведене теоретичне узагальнення і нові рішення наукової проблеми, що полягає в розробці багатофункціональних методів електричного та електромагнітного технологічного і експлуатаційного неруйнівного контролю електричних і геометричних параметрів провідникових циліндричних немагнітних виробів (мідь і алюміній) та рідких ізоляційних матеріалів (трансформаторне масло) енергетичного обладнання на основі використання багатопараметрових електроємнісних та електромагнітних перетворювачів, а також проведена статистична оптимізація числа контролюємих параметрів при збереженні максимальної вірогідності багатопараметрового контролю при використанні результатів обов’язкових профілактичних випробувань трансформаторного масла, взятого з баків трансформаторів, напругою 110кВ.

Зважаючи на важливість інформативних параметрів окремих елементів і матеріалів, для надійного функціонування енергетичного устаткування, з метою першочергового дослідження, були обрані немагнітні циліндричні струмопроводи (мідь і алюміній) та рідинні ізоляційні матеріали (трансформаторне масло), а в якості інформативних показників, що забезпечують ефективний контроль і параметричну надійність роботи устаткування, були прийняті для провідникових виробів радіус (діаметр) і питомий електричний опір, а для ізоляційного рідинного матеріалу відносна діелектрична проникність, питомий електричний опір і рівень масла в робочому резервуарі.
На основі отриманих універсальних функцій перетворення розглянуті методи багатопараметрового контактного та безконтактного контролю електричних та геометричних параметрів циліндричних немагнітних провідникових виробів (мідних або алюмінієвих) та реалізуючих їх електромагнітних перетворювачів з поздовжнім і поперечним зондувальними магнітними полями, розроблені алгоритми вимірювальних та розрахункових процедур. Для практичної реалізації методу з контактним електромагнітним перетворювачем були використані алюмінієві зразки фазних проводів ліній електропередачі стандартних зрізів А.16, А.50 і А.120, а для безконтактних перетворювачів зразки з алюмінію і міді з радіусамиа1= 2,5510-3м,а2= 510-3м,а3= 7,510-3м.
Запропоновано метод багатофункціонального електричного контролю і розроблені багатопараметрові електроємнісні вимірювальні перетворювачі в плоскому та коаксіальному варіантах для одночасного абсолютного і диференційного контролю електричних та вагогабаритних параметрів трансформаторного масла. Розроблені послідовності вимірювальних та розрахункових процедур, які підтвердили правильність змін характеристик, взятих для контролю, різних по якості, трансформаторних масел, електричні параметри яких знаходились в межах поerвід 2,2 до 5,0 та поrвід 1012до 109Омм.
Показана практична можливість використання узагальнених конструктивних параметрів, отриманих на основі теоретичного аналізу абсолютних приростів вихідних сигналів розроблених електроємнісних перетворювачів, для оптимізації технологічних процесів їх серійного виготовлення.
Створена методика розрахунку очікуваних значень сигналів вимірювальної інформації розроблених електромагнітних та електроємнісних перетворювачів з метою правильного вибору вимірювальної апаратури і встановлення раціонального режиму роботи перетворювачів з погляду малих похибок.
Розроблені діючі модельні вимірювальні установки та проведені експериментальні дослідження розроблених електромагнітних і електроємнісних перетворювачів на зразках провідникових (мідних і алюмінієвих) та ізоляційних матеріалів (трансформаторне масло), використовуємих в промисловості.
Запропоновані методики розрахунку похибок одночасного двохпараметрового контролю параметрів циліндричних немагнітних токопроводів та трьохпараметрового контролю параметрів трансформаторного масла, отримані вирази для оцінки похибок, визначені найбільш раціональні діапазони виміру контрольованих параметрів. При використанні контактного електромагнітного перетворювача відносні похибки виміру радіуса не перевищували 3%, питомого електричного опору 6%, в діапазоні узагальненого параметра 2х4, в той час, як при використанні безконтактних перетворювачів похибки вимірів діаметра склали 0,5%, а питомого електричного опору 2,5% при значенніх3. При використанні електроємнісних перетворювачів відносні похибки вимірів електричних параметрів досліджуваних трансформаторних масел не перевищували 0,7%, в той час, як вагогабаритних параметрів 6%.
Розроблено трансформаторний вихрострумовий перетворювач, використовуючий низьку або високу частоту зондуючого поля, для контролю температури труби, а по ній і трансформаторного масла, циркулюючого в тонкостінних трубопроводах. Проведені випробування дослідних зразків низькочастотних термоперетворювачів для оцінки приведеної похибки вимірів температури. В діапазоні (20-130)0С максимальна похибка виміру температури, досліджуваним перетворювачем, не перевищила 1,6%.
Досліджено статистичні процедури формування банку даних для підвищення ефективності багатопараметрового контролю, в рамках профілактичних випробувань трансформаторного масла з баків 34 силових трансформаторів напругою 110кВ за період до 39 років, визначено оптимальну кількість параметрів контролю, яке зменьшилось з 17 розглянутих до 5, при збереженні максимуму вірогідності, що підвищило ефективність багатопараметрового контролю трансформаторного масла та вирішило задачу параметричного прогнозування його технічного стану, з абсолютною похибкою прогнозу не більше ±1,413.
Запропоновані алгоритми і функціональні схеми двох автоматизованих установок з використанням досліджених багатопараметрових методів неруйнівного контролю та, реалізуючих їх, вимірювальних перетворювачів для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів циліндричних немагнітних токопроводів і трансформаторного масла. Установки дозволяють згідно заданої програми проводити контроль параметрів і обробку отриманої інформації, визначати відносні похибки вимірів, документувати і зберігати отримані результати у вигляді робочого протоколу.
Розроблена методика оцінки нижньої границі числа багаторазових вимірів контролюємих параметрів для забезпечення необхідної вірогідності контролю виходячи з величини похибок розроблених багатопараметрових перетворювачів та заданих значень ризиків замовника і виготовлювача.