Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
|
Введение 4
Глава 1. Электроискровой технологический контроль изоляции кабельных изделий 12
1.1 Основы технологии производства кабельных изделий 12
1.2 Электрическая схема замещения кабельного изделия 15
1.3 Дефекты изоляции кабельных изделий 18
1.4 Причины возникновения дефектов. Влияние технологических параметров
и режимов на качество изготавливаемых изделий 23
1.5 Электроискровой контроль целостности изоляции кабельных изделий...40
1.6 Нормативная база электроискрового технологического контроля
кабельных изделий 44
1.7 Приборы для контроля целостности изоляции кабельных изделий высоким напряжением по категории «ЭИ-2» 48
Выводы по главе 1 60
Глава 2. Исследование изоляции кабельных изделий как объекта электроискрового контроля 61
2.1 Изоляция кабельных изделий как объект электроискрового контроля..61
2.2 Определение эквивалентных электрической емкости и активного
сопротивления контролируемого кабельного изделия 68
2.3 Влияние особенностей технологического процесса на электрические
параметры контролируемого кабельного изделия 74
Выводы по главе 2 83
Глава 3. Исследование возможности обнаружения дефектов изоляции кабельных изделий электроискровым контролем 84
3.1 Определение размеров дефектов обнаруживаемых по электрическому
пробою изоляции 84
3.2 Выявляемость дефектов изоляции кабельных изделий при испытаниях
высоким напряжением различной частоты 88
3.3 Исследование возможности обнаружение дефектов по уровню частичных
разрядов 115
3.4 Исследование возможности обнаружение дефектов по изменению
ёмкости и мощности диэлектрических потерь 129
Выводы по главе 3 138
Глава 4. Обеспечение элетробезопасности и аттестация электроискровых
дефектоскопов 141
4.1 Обеспечение элетробезопасности в электроискровых дефектоскопах...141
4.2 Аттестация электроискровых дефектоскопов 152
Выводы по главе 4 169
Глава 5. Практическая реализация электроискровых дефектоскопов..170
Заключение 188
Литература 190
Приложения
Глава 1. Электроискровой технологический контроль изоляции кабельных изделий 12
1.1 Основы технологии производства кабельных изделий 12
1.2 Электрическая схема замещения кабельного изделия 15
1.3 Дефекты изоляции кабельных изделий 18
1.4 Причины возникновения дефектов. Влияние технологических параметров
и режимов на качество изготавливаемых изделий 23
1.5 Электроискровой контроль целостности изоляции кабельных изделий...40
1.6 Нормативная база электроискрового технологического контроля
кабельных изделий 44
1.7 Приборы для контроля целостности изоляции кабельных изделий высоким напряжением по категории «ЭИ-2» 48
Выводы по главе 1 60
Глава 2. Исследование изоляции кабельных изделий как объекта электроискрового контроля 61
2.1 Изоляция кабельных изделий как объект электроискрового контроля..61
2.2 Определение эквивалентных электрической емкости и активного
сопротивления контролируемого кабельного изделия 68
2.3 Влияние особенностей технологического процесса на электрические
параметры контролируемого кабельного изделия 74
Выводы по главе 2 83
Глава 3. Исследование возможности обнаружения дефектов изоляции кабельных изделий электроискровым контролем 84
3.1 Определение размеров дефектов обнаруживаемых по электрическому
пробою изоляции 84
3.2 Выявляемость дефектов изоляции кабельных изделий при испытаниях
высоким напряжением различной частоты 88
3.3 Исследование возможности обнаружение дефектов по уровню частичных
разрядов 115
3.4 Исследование возможности обнаружение дефектов по изменению
ёмкости и мощности диэлектрических потерь 129
Выводы по главе 3 138
Глава 4. Обеспечение элетробезопасности и аттестация электроискровых
дефектоскопов 141
4.1 Обеспечение элетробезопасности в электроискровых дефектоскопах...141
4.2 Аттестация электроискровых дефектоскопов 152
Выводы по главе 4 169
Глава 5. Практическая реализация электроискровых дефектоскопов..170
Заключение 188
Литература 190
Приложения
Актуальность темы. Основным параметром качества кабельных изделии, определяющим их эксплуатационные характеристики, является целостность изоляции. С целью обеспечения качества продукции кабельные изделия в процессе производства подвергаются контролю электроискровым методом. Суть метода заключается в том, что при движении изделия по технологической линии к поверхности его изоляции прикладывается высокое напряжение посредством специального электрода, а токопроводящая жила, броня или экран заземляются. При попадании дефектного участка изоляции кабельного изделия в поле контроля происходит искровой разряд, что фиксируется электроискровым дефектоскопом, качественная изоляция при этом не повреждается. Электроискровой метод контроля является обязательным при производстве кабельных изделий с полимерной изоляцией с рабочими напряжениями до 3 кВ.
Данный вид контроля применяется на производстве с 50-х годов 20-го века. Не смотря на большой мировой опыт его применения, остается ряд нерешенных вопросов. Отсутствует качественное и количественное описание видов и геометрии дефектов, обнаруживаемых данным видом контроля. Не описаны модели дефектной и бездефектной изоляции как электрической нагрузки при электроискровом контроле. Не выявлены различия контроля напряжением различной формы и частоты. Недостаточно изучены вопросы обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала при работе с высоковольтными электроискровыми дефектоскопами.
Цель диссертационной работы - комплексное решение научных и технических проблем эффективного использования электроискрового метода контроля в производстве кабельных изделий.
Основныерешаемые задачи:
• определение дефектов изоляции, обнаруживаемых электроискровым методом контроля, их качественная и количественная оценка;
• разработка математической модели изоляции дефектной и бездефектной;
• разработка методов обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала при проведении электроискрового контроля высоким напряжением;
• определение эффективности контроля напряжением различной формы и частоты;
• совершенствование методов аттестации электроискровых дефектоскопов;
• совершенствование нормативной базы электроискрового контроля кабельных изделий.
Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием методов математического анализа, математической физики и аппарата математической статистики. Математическое моделирование результатов электродинамического взаимодействия электрического поля электрода дефектоскопа с объектом осуществлялось средствами современного программного обеспечения. Физическое моделирование и экспериментальная проверка теоретических положений проводились с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры, специальных стендов и измерительных установок.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• предложена методика расчета глубины обнаруживаемых дефектов в изоляции кабельных изделий по электротепловому пробою, основанная на комплексном учете влияния свойств диэлектрика и режимов контроля;
• в результате теоретических и экспериментальных исследований определено влияние формы и частоты испытательного напряжения на достоверность электроискрового технологического контроля для реальных условий взаимодействия поля электрода и контролируемого кабельного изделия;
• предложен метод обнаружения дефектов при технологическом контроле электроискровыми дефектоскопами по изменению погонных электрической емкости и диэлектрических потерь кабельных изделий;
• исследована возможность обнаружения дефектов изоляции на технологической линии электроискровыми дефектоскопами по амплитуде и интенсивности частичных разрядов, определены минимальные размеры обнаруживаемых дефектов;
• разработан алгоритм определения параметров схемы замещения участка
кабельного изделия, являющегося электрической нагрузкой
электроискрового дефектоскопа с учетом параметров технологического процесса и режимов контроля.
Практическая ценность работы определяется ее прикладной направленностью, ориентированной на использование полученных результатов при проектировании высокоинформативных средств электроискрового контроля целостности изоляции кабельных изделий. На основании анализа взаимодействия электрического поля с объектом контроля оценены информативные возможности и даны рекомендации по эффективному практическому использованию различных видов электрических полей. Предложена и разработана техническая реализация методов обеспечения электрической безопасности обслуживающего персонала в средствах электроискрового контроля. Даны практические рекомендации по аттестации электроискровых дефектоскопов.
Реализация результатов работы заключается в разработке, испытании и внедрении ряда приборов электроискрового контроля изоляции кабельных изделий контроля:
• прошел испытания и внедрен на предприятии Беларускабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-20»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Энергокабель электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-15», «ЗАСИ-20»; «ЗАСИ-30М», «ИАСИ-30», электродный узел «ЭУ-30/150»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Рыбинсккабель электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-15», «ЗАСИ-30», «ЗАСИ-30М», электродный узел «ЭУ-60/150»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Алюр электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-30»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Агрокабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30», электродный узел «ЭУ- 60/150»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Смолкабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30М»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Норис электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30М»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Нексанс Рус
электроискровой дефектоскоп «АСИП-30/110»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Иркутсккабель
электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-20»;
• выполнен грант Министерства образования РФ на тему «Исследования и разработка технологий построения высоковольтных испытателей изоляции». Контракт№ 1.43.2005;
• выполнен грант агентства «Роснаука» РФ на тему «Исследование
достоверности динамических испытаний изоляции кабельных изделий постоянным напряжением» в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы». Гос. к. № 02.442.11.7479;
• выполнен грант Президента РФ на 2007- 2008 годы. Гос. к. №
02.120.11.19630;
• работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки
Российской Федерации в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, соглашение 14.B37.21.0457»;
• ряд научных результатов вошли в национальный стандарт ГОСТ Р 54813
2011 «Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля», дата введения 1.01.2013 г.
Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы в разработанных автором лекционных курсах «Технологический контроль в производстве» и «Технологический контроль в кабельном производстве», а также при подготовке практических и лабораторных работ для студентов института неразрушающего контроля и энергетического института ТПУ.
Основные положения, выносимые на защиту.
• электроискровым методом контроля изоляции кабельных изделий могут быть надежно обнаружены сквозные дефекты диаметром более 30 мкм и снижение толщины изоляции до (15...30) % от толщины бездефектного участка в зависимости от материала диэлектрика и режимов контроля;
• теоретическими и экспериментальными исследованиями определено влияние формы и частоты испытательного напряжения на достоверность электроискрового технологического контроля кабельных изделий;
• измерение электрической емкости и диэлектрических потерь при электроискровом контроле изоляции кабельных изделий позволяет надежно обнаружить дефекты со снижением до (35.80) % и увеличением на (40.. .50) % от толщины бездефектного участка изоляции в зависимости от конструкции изделия и материала изоляции;
• обнаружение в технологическом процессе дефектов изоляции размером менее 100 мкм по амплитуде частичных разрядов на текущем уровне технического развития невозможно в связи с высоким уровнем поверхностных разрядов;
• методика определения электрических параметров дефектной и бездефектной изоляции кабельных изделий, позволяющая предъявлять обоснованные требования к энергетическим параметрам электроискрового дефектоскопа;
• методика аттестации электроискровых дефектоскопов, на соответствие требованиям стандарта ГОСТ Р 54813-2011, рекомендации к дальнейшему совершенствованию нормативной документации.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации были изложены в докладах и материалах:
1. Высоковольтные аппараты для испытаний кабельно-проводниковой продукции на проход печатный. Международная конференция «Кабельные материалы и оборудование -2007». Москва.
2. Высоковольтные испытатели изоляции кабеля. Схемы регистрации
пробоев 4-я международная конференция «Актуальные проблемы
науки», Самара 2003 г.
3. К вопросу об обеспечении электробезопасности обслуживающего
персонала при работе с высоковольтными испытателями изоляции кабеля на проход. 9-я международная научно- практическая
конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2003 г.
4. Приборы контроля качества изоляции кабельных изделий. 10-я международная научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2004 г.
5. Высоковольтный испытатель изоляции постоянным напряжением «КОРОНА-ПН». Российская научно-техническая конференция «Научно-технические проблемы приборостроения и машиностроения» г. Томск, 2004.
6. Использование электроискрового метода для контроля электрической
изоляции кабелей в процессе производства. Международная-
практическая конференция «Качество- стратегия XXI века». г. Томск, 2004.
7. Исследование достоверности динамических испытаний изоляции
кабельных изделий постоянным напряжением. 14-я международная
научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2008 г.
8. Модернизация методик испытаний изоляции кабельных изделий. 5-я международная конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» г. Санкт- Петербург -2008 г.
9. Состояние в России вопроса о динамических испытаниях изоляции
кабелей высоким постоянным напряжением. 5-я международная
конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» г. Санкт- Петербург -2008 г.
10. Импульсный испытатель изоляции кабеля методом контроля «на проход». Международная научная конференция, посвященная 100- летию со дня рождения профессора А. А. Воробьева - Томск, 2009.
11. Изоляция кабельных изделий как объект электроискрового
технологического контроля. Международная научная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора А. А. Воробьева - Томск, 2009.
12. «Электроискровой метод испытания кабельных изделий. Средства
аттестации испытательного оборудования». Международная
конференция «Современные техника и технологии- 2010». Томск.
13. «Влияние формы и частоты повторения испытательного напряжения на достоверность электроискрового контроля». Международная конференция «Современные техника и технологии- 2010». Томск.
14. «Электроискровой метод испытания кабельных изделий. Анализ
нормативной документации». Международная научно
практическая конференция молодых ученых. «Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений». Томск. 2010 г.
15. Технологический контроль в кабельном производстве. I Всероссийская научно-практическая конференция по Инновациям в неразрушающем контроле «SibTest».
16. Бесконтактный электрод для высоковольтных испытателей
целостности изоляции кабеля печатный. 14-я международная
научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск., 2008 г.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 24 научных работах из них, в изданиях рекомендуемых ВАК для защиты докторских диссертаций- 14, в том числе монографии, 7 опубликованных докладах конференций и 2 описаниях изобретений, по которым получены патент на способ и свидетельство на полезную модель, а также в национальном стандарте ГОСТ Р 54813-2011 «Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля», дата введения 1.01.2013 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 168 источников. Основная часть диссертации изложена на 207 страницах машинописного текста, содержит 93 рисунка.
Данный вид контроля применяется на производстве с 50-х годов 20-го века. Не смотря на большой мировой опыт его применения, остается ряд нерешенных вопросов. Отсутствует качественное и количественное описание видов и геометрии дефектов, обнаруживаемых данным видом контроля. Не описаны модели дефектной и бездефектной изоляции как электрической нагрузки при электроискровом контроле. Не выявлены различия контроля напряжением различной формы и частоты. Недостаточно изучены вопросы обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала при работе с высоковольтными электроискровыми дефектоскопами.
Цель диссертационной работы - комплексное решение научных и технических проблем эффективного использования электроискрового метода контроля в производстве кабельных изделий.
Основныерешаемые задачи:
• определение дефектов изоляции, обнаруживаемых электроискровым методом контроля, их качественная и количественная оценка;
• разработка математической модели изоляции дефектной и бездефектной;
• разработка методов обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала при проведении электроискрового контроля высоким напряжением;
• определение эффективности контроля напряжением различной формы и частоты;
• совершенствование методов аттестации электроискровых дефектоскопов;
• совершенствование нормативной базы электроискрового контроля кабельных изделий.
Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием методов математического анализа, математической физики и аппарата математической статистики. Математическое моделирование результатов электродинамического взаимодействия электрического поля электрода дефектоскопа с объектом осуществлялось средствами современного программного обеспечения. Физическое моделирование и экспериментальная проверка теоретических положений проводились с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры, специальных стендов и измерительных установок.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• предложена методика расчета глубины обнаруживаемых дефектов в изоляции кабельных изделий по электротепловому пробою, основанная на комплексном учете влияния свойств диэлектрика и режимов контроля;
• в результате теоретических и экспериментальных исследований определено влияние формы и частоты испытательного напряжения на достоверность электроискрового технологического контроля для реальных условий взаимодействия поля электрода и контролируемого кабельного изделия;
• предложен метод обнаружения дефектов при технологическом контроле электроискровыми дефектоскопами по изменению погонных электрической емкости и диэлектрических потерь кабельных изделий;
• исследована возможность обнаружения дефектов изоляции на технологической линии электроискровыми дефектоскопами по амплитуде и интенсивности частичных разрядов, определены минимальные размеры обнаруживаемых дефектов;
• разработан алгоритм определения параметров схемы замещения участка
кабельного изделия, являющегося электрической нагрузкой
электроискрового дефектоскопа с учетом параметров технологического процесса и режимов контроля.
Практическая ценность работы определяется ее прикладной направленностью, ориентированной на использование полученных результатов при проектировании высокоинформативных средств электроискрового контроля целостности изоляции кабельных изделий. На основании анализа взаимодействия электрического поля с объектом контроля оценены информативные возможности и даны рекомендации по эффективному практическому использованию различных видов электрических полей. Предложена и разработана техническая реализация методов обеспечения электрической безопасности обслуживающего персонала в средствах электроискрового контроля. Даны практические рекомендации по аттестации электроискровых дефектоскопов.
Реализация результатов работы заключается в разработке, испытании и внедрении ряда приборов электроискрового контроля изоляции кабельных изделий контроля:
• прошел испытания и внедрен на предприятии Беларускабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-20»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Энергокабель электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-15», «ЗАСИ-20»; «ЗАСИ-30М», «ИАСИ-30», электродный узел «ЭУ-30/150»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Рыбинсккабель электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-15», «ЗАСИ-30», «ЗАСИ-30М», электродный узел «ЭУ-60/150»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Алюр электроискровые дефектоскопы «ЗАСИ-30»;
• прошли испытания и внедрены на предприятии Агрокабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30», электродный узел «ЭУ- 60/150»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Смолкабель электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30М»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Норис электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-30М»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Нексанс Рус
электроискровой дефектоскоп «АСИП-30/110»;
• прошел испытания и внедрен на предприятии Иркутсккабель
электроискровой дефектоскоп «ЗАСИ-20»;
• выполнен грант Министерства образования РФ на тему «Исследования и разработка технологий построения высоковольтных испытателей изоляции». Контракт№ 1.43.2005;
• выполнен грант агентства «Роснаука» РФ на тему «Исследование
достоверности динамических испытаний изоляции кабельных изделий постоянным напряжением» в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы». Гос. к. № 02.442.11.7479;
• выполнен грант Президента РФ на 2007- 2008 годы. Гос. к. №
02.120.11.19630;
• работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки
Российской Федерации в рамках ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, соглашение 14.B37.21.0457»;
• ряд научных результатов вошли в национальный стандарт ГОСТ Р 54813
2011 «Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля», дата введения 1.01.2013 г.
Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы в разработанных автором лекционных курсах «Технологический контроль в производстве» и «Технологический контроль в кабельном производстве», а также при подготовке практических и лабораторных работ для студентов института неразрушающего контроля и энергетического института ТПУ.
Основные положения, выносимые на защиту.
• электроискровым методом контроля изоляции кабельных изделий могут быть надежно обнаружены сквозные дефекты диаметром более 30 мкм и снижение толщины изоляции до (15...30) % от толщины бездефектного участка в зависимости от материала диэлектрика и режимов контроля;
• теоретическими и экспериментальными исследованиями определено влияние формы и частоты испытательного напряжения на достоверность электроискрового технологического контроля кабельных изделий;
• измерение электрической емкости и диэлектрических потерь при электроискровом контроле изоляции кабельных изделий позволяет надежно обнаружить дефекты со снижением до (35.80) % и увеличением на (40.. .50) % от толщины бездефектного участка изоляции в зависимости от конструкции изделия и материала изоляции;
• обнаружение в технологическом процессе дефектов изоляции размером менее 100 мкм по амплитуде частичных разрядов на текущем уровне технического развития невозможно в связи с высоким уровнем поверхностных разрядов;
• методика определения электрических параметров дефектной и бездефектной изоляции кабельных изделий, позволяющая предъявлять обоснованные требования к энергетическим параметрам электроискрового дефектоскопа;
• методика аттестации электроискровых дефектоскопов, на соответствие требованиям стандарта ГОСТ Р 54813-2011, рекомендации к дальнейшему совершенствованию нормативной документации.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации были изложены в докладах и материалах:
1. Высоковольтные аппараты для испытаний кабельно-проводниковой продукции на проход печатный. Международная конференция «Кабельные материалы и оборудование -2007». Москва.
2. Высоковольтные испытатели изоляции кабеля. Схемы регистрации
пробоев 4-я международная конференция «Актуальные проблемы
науки», Самара 2003 г.
3. К вопросу об обеспечении электробезопасности обслуживающего
персонала при работе с высоковольтными испытателями изоляции кабеля на проход. 9-я международная научно- практическая
конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2003 г.
4. Приборы контроля качества изоляции кабельных изделий. 10-я международная научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2004 г.
5. Высоковольтный испытатель изоляции постоянным напряжением «КОРОНА-ПН». Российская научно-техническая конференция «Научно-технические проблемы приборостроения и машиностроения» г. Томск, 2004.
6. Использование электроискрового метода для контроля электрической
изоляции кабелей в процессе производства. Международная-
практическая конференция «Качество- стратегия XXI века». г. Томск, 2004.
7. Исследование достоверности динамических испытаний изоляции
кабельных изделий постоянным напряжением. 14-я международная
научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск, 2008 г.
8. Модернизация методик испытаний изоляции кабельных изделий. 5-я международная конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» г. Санкт- Петербург -2008 г.
9. Состояние в России вопроса о динамических испытаниях изоляции
кабелей высоким постоянным напряжением. 5-я международная
конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» г. Санкт- Петербург -2008 г.
10. Импульсный испытатель изоляции кабеля методом контроля «на проход». Международная научная конференция, посвященная 100- летию со дня рождения профессора А. А. Воробьева - Томск, 2009.
11. Изоляция кабельных изделий как объект электроискрового
технологического контроля. Международная научная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора А. А. Воробьева - Томск, 2009.
12. «Электроискровой метод испытания кабельных изделий. Средства
аттестации испытательного оборудования». Международная
конференция «Современные техника и технологии- 2010». Томск.
13. «Влияние формы и частоты повторения испытательного напряжения на достоверность электроискрового контроля». Международная конференция «Современные техника и технологии- 2010». Томск.
14. «Электроискровой метод испытания кабельных изделий. Анализ
нормативной документации». Международная научно
практическая конференция молодых ученых. «Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений». Томск. 2010 г.
15. Технологический контроль в кабельном производстве. I Всероссийская научно-практическая конференция по Инновациям в неразрушающем контроле «SibTest».
16. Бесконтактный электрод для высоковольтных испытателей
целостности изоляции кабеля печатный. 14-я международная
научно- практическая конференция «Современные техника и технологии», г. Томск., 2008 г.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 24 научных работах из них, в изданиях рекомендуемых ВАК для защиты докторских диссертаций- 14, в том числе монографии, 7 опубликованных докладах конференций и 2 описаниях изобретений, по которым получены патент на способ и свидетельство на полезную модель, а также в национальном стандарте ГОСТ Р 54813-2011 «Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля», дата введения 1.01.2013 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 168 источников. Основная часть диссертации изложена на 207 страницах машинописного текста, содержит 93 рисунка.
1. На основе экспериментальных данных и численного моделирования доказано, что при электроискровом методе контроля изоляции кабельных изделий могут быть достоверно обнаружены сквозные дефекты диаметром более 28 мкм и снижение толщины изоляции до (13...28) % от толщины бездефектного участка в зависимости от материала диэлектрика и режимов контроля.
2. Рассчитаны границы дефектов, обнаруживаемые с помощью контроля по изменению погонной емкости и уровня диэлектрических потерь. Показано, что могут быть достоверно обнаружены дефекты со снижением толщины изоляции до (33.77) % от толщины бездефектного участка в зависимости от конструкции кабельного изделия и (42.50) % для локальных утолщений. Характер поведения диэлектрических потерь совпадает с поведением величины емкостного тока. Соотношение емкостного тока и активного через изоляцию составляет, как правило, Ic/Ia=5^100. По этой причине контролировать качество изоляции надежнее по значению электрической емкости.
3. Исследования возможности применения контроля по уровню частичных разрядов в технологическом процессе с целью обнаружения дефектов размером менее 100 мкм в слое изоляции показали, что на текущем уровне технического развития это невозможно по причине того, что фоновый уровень от поверхностных разрядов превосходит уровень частичных разрядов от дефектов более чем в 100 раз.
4. Разработаны алгоритмы оценки параметров дефектной и бездефектной изоляции как объекта электроискрового контроля в зависимости от особенностей технологического процесса и режимов контроля. Показано, что удлинение электрода можно приближённо рассчитать исходя из соотношений (1.4) мм/кВ в зависимости от материала и состояния поверхности изоляции, а также амплитуды и частоты испытательного напряжения.
5. Проведен анализ влияния формы и частоты контролирующего напряжения на достоверность контроля. Доказано, что контроль высоким напряжением промышленной частоты не имеет преимуществ по сравнению с контролем напряжением высокой частоты, 500 Гц и более. Доказано, что возможно контролировать целостность изоляции кабельных изделий импульсным напряжением частотой повторения (50-170) Гц при его амплитуде более 5 кВ.
6. Разработаны рекомендации по внесению изменений в действующий стандарт ГОСТ 29990-78 и ГОСТ Р 54813-2011 о контроле импульсной формой напряжения.
7. Разработана установка для аттестации электроискровых дефектоскопов на соответствие ГОСТ Р 54813-2011.
8. Разработаны модели электроискровых дефектоскопов в которых были воплощены результаты научно- исследовательской работы. «ЗАСИ- 20» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Беларускабель», г. Мозырь, «Иркутсккабель», г. Шелехов, Иркутской обл. и «Энергокабель», г. Электроугли Московской обл., «ЗАСИ-15», прошел испытания и внедрен на предприятиях «Рыбинсккабель», г. Рыбинск Ярославской обл. и «Энергокабель» г. Электроугли Московской обл., «ЗАСИ-30» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Алюр», г. Великие Луки Псковоской обл., «Агрокабель», г. Окуловка Новгородской обл., и «Рыбинсккабель» Рыбинск Ярославской обл., «3 АСИ-3 0М» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Рыбинсккабель» г. Рыбинск Ярославской обл., «Норис» г. Бугульма и «Смолкабель», г. Сафоново Смоленской обл., «ЗАСИ-15М» прошел испытания и внедрен на предприятии «Паритет» г. Подольск московской обл., «АСИП-30/110» прошел испытания и внедрен на предприятии «Нексанс Рус», г. Углич Ярославской обл. В разработанных приборах были воплощены оригинальные методы обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала.
9. Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы в разработанных автором лекционных курсах «Технологический контроль в производстве» и «Технологический контроль в кабельном производстве», а также при подготовке практических и лабораторных работ для студентов института неразрушающего контроля и энергетического института ТПУ
2. Рассчитаны границы дефектов, обнаруживаемые с помощью контроля по изменению погонной емкости и уровня диэлектрических потерь. Показано, что могут быть достоверно обнаружены дефекты со снижением толщины изоляции до (33.77) % от толщины бездефектного участка в зависимости от конструкции кабельного изделия и (42.50) % для локальных утолщений. Характер поведения диэлектрических потерь совпадает с поведением величины емкостного тока. Соотношение емкостного тока и активного через изоляцию составляет, как правило, Ic/Ia=5^100. По этой причине контролировать качество изоляции надежнее по значению электрической емкости.
3. Исследования возможности применения контроля по уровню частичных разрядов в технологическом процессе с целью обнаружения дефектов размером менее 100 мкм в слое изоляции показали, что на текущем уровне технического развития это невозможно по причине того, что фоновый уровень от поверхностных разрядов превосходит уровень частичных разрядов от дефектов более чем в 100 раз.
4. Разработаны алгоритмы оценки параметров дефектной и бездефектной изоляции как объекта электроискрового контроля в зависимости от особенностей технологического процесса и режимов контроля. Показано, что удлинение электрода можно приближённо рассчитать исходя из соотношений (1.4) мм/кВ в зависимости от материала и состояния поверхности изоляции, а также амплитуды и частоты испытательного напряжения.
5. Проведен анализ влияния формы и частоты контролирующего напряжения на достоверность контроля. Доказано, что контроль высоким напряжением промышленной частоты не имеет преимуществ по сравнению с контролем напряжением высокой частоты, 500 Гц и более. Доказано, что возможно контролировать целостность изоляции кабельных изделий импульсным напряжением частотой повторения (50-170) Гц при его амплитуде более 5 кВ.
6. Разработаны рекомендации по внесению изменений в действующий стандарт ГОСТ 29990-78 и ГОСТ Р 54813-2011 о контроле импульсной формой напряжения.
7. Разработана установка для аттестации электроискровых дефектоскопов на соответствие ГОСТ Р 54813-2011.
8. Разработаны модели электроискровых дефектоскопов в которых были воплощены результаты научно- исследовательской работы. «ЗАСИ- 20» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Беларускабель», г. Мозырь, «Иркутсккабель», г. Шелехов, Иркутской обл. и «Энергокабель», г. Электроугли Московской обл., «ЗАСИ-15», прошел испытания и внедрен на предприятиях «Рыбинсккабель», г. Рыбинск Ярославской обл. и «Энергокабель» г. Электроугли Московской обл., «ЗАСИ-30» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Алюр», г. Великие Луки Псковоской обл., «Агрокабель», г. Окуловка Новгородской обл., и «Рыбинсккабель» Рыбинск Ярославской обл., «3 АСИ-3 0М» прошел испытания и внедрен на предприятиях «Рыбинсккабель» г. Рыбинск Ярославской обл., «Норис» г. Бугульма и «Смолкабель», г. Сафоново Смоленской обл., «ЗАСИ-15М» прошел испытания и внедрен на предприятии «Паритет» г. Подольск московской обл., «АСИП-30/110» прошел испытания и внедрен на предприятии «Нексанс Рус», г. Углич Ярославской обл. В разработанных приборах были воплощены оригинальные методы обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала.
9. Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, использованы в разработанных автором лекционных курсах «Технологический контроль в производстве» и «Технологический контроль в кабельном производстве», а также при подготовке практических и лабораторных работ для студентов института неразрушающего контроля и энергетического института ТПУ