Введение 5
Глава 1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Патентный обзор 6
1.1.1. Описания и формулы патентов 6
1.1.2. Заключение по патентному обзору 20
1.2 Информационный обзор 21
1.2.1 Введение 21
1.2.2 Классификация электродуговых плазмотронов 23
1.2.3 Основные схемы плазмотронов 25
1.2.4 Основные характеристики генератора плазмы 30
1.2.5 Пример исследования электрической дуги, движущейся под 32 действием магнитного поля
1.2.6 Заключение по информационному обзору 43
Г лава 2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 45
2.1 Описание экспериментальной установки 45
2.2. План проведения экспериментов и безопасность 50
2.3. Расчёт силы воздействия магнитного поля на плазменную 53
дугу
2.4. Измерение скорости движения дуги и исследование 55
зависимостей
2.5. Измерение вольт-амперной характеристики и исследование 72
зависимостей
2.6. Исследование причин возникновения ошибок и отклонений 80
Заключение 84
Список литературы
Настоящая работа основана на экспериментальном исследовании характеристик кольцевого плазмотрона постоянного тока.
Исследуемый плазмотрон функционирует без водяного охлаждения. Источником питания является система, состоящая из двух последовательно подключенных блоков, дающих на выходе постоянный ток и напряжение. Данные источники функционируют на основе управляемых тиристорных выпрямителей.
Перспективной областью применения плазмотрона исследуемого типа является нефтепромышленность, а именно, в составе устройств термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальто-смолопарафиновых отложений. С помощью создания подобных установок предполагается возможным достижение экономических выгод путём экономия средств на покупку новых труб.
В ходе данной работы проводится исследование работы плазмотрона в режимах с воздушным продувом межэлектродного зазора. Такой режим позволит создать нагретый воздушный поток и направить его на обрабатываемый участок изделия.
Целью проведения исследования является исследование и установление пределов стабильной работы плазмотрона.
Целю настоящей работы было экспериментальное исследование энергетических характеристик и, в частности, пределов стабильной работы кольцевого плазмотрона постоянного тока. Итогом проделанной работы стали формализованные в виде графиков данные, полученные в ходе экспериментов, и их анализ, позволяющий оценить стабильность работы плазмотрона в режимах с межэлектродными зазорами 2 и 4 мм, а также в трёх режимах с разным расходом воздуха.
По итогу проведённого экспериментального исследования были получены скоростные зависимости от тока - отдельно для режимов с разным МЭЗ и для режимов с расходом, зависимости скорости дуги от МЭЗ и расхода воздуха, вольт-амперные характеристики - отдельно для режимов с разным МЭЗ и для режимов с расходом, а также зависимости напряжения от МЭЗ и расхода.
В ходе анализа полученных данных было однозначно выявлено, что подобный плазмотрон не способен к стабильной работе при МЭЗ 4 мм в режимах с расходом воздуха. Для стабильной работы в этих режимах плазмотрону требуется более мощный источник тока.
Наиболее ценной частью исследования стал анализ работы плазмотрона при МЭЗ 2 мм. Удалось провести все серии опытов в трёх разных режимах с расходом воздуха. В ходе анализа было выявлено, что плазмотрон менее способен к стабильной работе при максимальном расходе воздуха. При прочих режимах с расходом он демонстрировал более устойчивую работу.
В рамках исследования характеристик было установлено, что скорость движения дуги в плазмотроне стабилизируется при более высоких токах - это справедливо и для режимов с разным МЭЗ и для режимов с расходами. Однако чем больше МЭЗ и чем больше расход воздуха, тем менее устойчива скорость дуги.
Вольт-амперные характеристики, если судить по линиям тренда в графиках, показывают рост напряжения с ростом тока, сменяющийся стабилизацией при более высоких токах. Зависимости напряжения от МЭЗ и показала почти экспоненциальный рост напряжения с увеличением расхода воздуха.
Также обнаружилось негативное последствие работы плазмотрона при высоких токах - уменьшение ресурса электрода. По причине ухудшения их качества проводилась замена. В ходе замены, в свою очередь, стали явными конструкторские факторы, усложняющие процесс замены электродов.
В заключение необходимо отметить, что проведённое исследование в целом можно считать положительным. Во всяком случае, не позволяющим вынести отрицательное категорическое мнение о целесообразности решения дальнейшего экспериментального исследования кольцевых плазмотронов.
