Разработка частотного метода обеспечения безопасной эксплуатации электроприводов машинных агрегатов нефтегазовых производств

• Автор: Заварихин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение

1 Состояние вопроса

1.1 Анализ аварийности на предприятиях нефтегазовой отрасли изза отказов машинных агрегатов
1.2 Влияние условий эксплуатации и режимов работы машинных агрегатов нефтегазовых производств на деградацию диэлектрических свойств изоляции электропривода
1.3 Современные методы и средства оценки состояния изоляции элементов электропривода машинных агрегатов
1.4 Выбор элемента электропривода и типа изоляции для проведения экспериментальных исследований

Выводы по первой главе

2 Процессы деградации диэлектрических свойств изоляции элементов электропривода машинных агрегатов
2.1 Электрофизические и механические свойства изоляционных материалов, характеристики и параметры
2.2 Схемы замещения, математические модели и характеристики элементов электропривода машинных агрегатов
2.3 Изменения электрических параметров элементов электропривода в процессе деградации диэлектрических свойств изоляции
2.4 Моделирование процессов деградации диэлектрических свойств изоляции
Выводы по второй главе
3 Экспериментальные исследования изменения частотных характеристик образцов изоляции в процессе деградации диэлектрических свойств
3.1 Разработка методик экспериментальных исследований и обработки
экспериментальных данных
3.2 Изготовление образцов для моделирования процессов деградации диэлектрических свойств изоляции
3.3 Разработка экспериментальной установки, приборное, программное и метрологическое обеспечение
3.4 Исследование изменения частотных характеристик образцов в процессе деградации диэлектрических свойств изоляции
Выводы по третьей главе
4 Разработка метода оценки состояния изоляции силовых кабелей машинных агрегатов на основе анализа их амплитуднофазовых частотных характеристик
4.1 Анализ результатов экспериментальных исследований
4.2 Теоретическое обоснование частотного метода оценки состояния изоляции
4.3 Разработка частотного метода оценки состояния изоляции силовых кабелей машинных агрегатов
4.4 Разработка программноаппаратного комплекса для оценки состояния изоляции силовых кабелей машинных агрегатов
4.5 Технические и метрологические характеристики программноаппаратного комплекса
Выводы по четвертой главе
Основные результаты и выводы
Список использованных источников


В условиях эксплуатации на изоляцию элементов электропривода машинных агрегатов действуют электрические, механические и тепловые нагрузки, вызывающие постепенное ухудшение ее свойств, связанное с уменьшением сопротивления изоляции, ростом диэлектрических потерь, снижением электрической прочности. Этот процесс называют процессом деградации свойств изоляции. Отличительной особенностью машинных агрегатов с электрическим приводом является то, что их безотказность определяется безотказностью совокупности элементов механической части и электрического привода. Электропривод имеет два канала силовой и информационный рисунок 1. По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей. Силовой канал в свою очередь состоит из двух частей электрической и механической, и обязательно содержит связующее звено электромеханический преобразователь. В электрическую часть силового канала входят устройства электропривода, передающие электрическую энергию от промышленной электрической сети к электромеханическому преобразователю и осуществляющие, если это нужно, преобразование электрической энергии. Механическая часть состоит из подвижного органа электромеханического преобразователя, механических передач и исполнительного органа установки, в котором полезно реализуется механическая энергия 5. Машинные агрегаты, с одной стороны, через электропривод взаимодействуют с системой электроснабжения промышленного предприятия при помощи силовых кабелей, с другой стороны, через механическую часть, с технологическим процессом, и наконец, через информационный канал, с автоматизированной системой контроля и управления предприятия. Можно считать, что машинные агрегаты с электрическим приводом как подсистема входят в указанные системы, являясь их частью. Значительную долю повреждений агрегатов составляют повреждения электропривода. Возникновение тех или иных неисправностей влечт за собой отказ агрегата и как следствие нарушение технологического процесса, возникновение аварийных ситуаций, пожаров, экономический и экологический ущерб . На безотказность машинных агрегатов с электрическим приводом, кроме перечисленных причин, влияет техническое состояние элементов системы электроснабжения и управления электропривода, сбои системы защиты и управления, перерывы электроснабжения и качество электрической энергии. Рисунок 1. Анализ статистических данных показывает, что ежегодно в России происходит около ООО пожаров, это составляет к общему числу пожаров в стране. Такое же соотношение характерно и для многих промышленно развитых стран Европы. Российской Федерации в году от электротехнических изделий произошло 0 пожаров к общему числу пожаров, вследствие которых погибло человека ,2, прямой экономический ущерб составил 1,4 млрд. Необходимо отметить, что материальный ущерб является прямым, то есть учитывает только стоимость сгоревших кабелей, помещений, имущества и не учитывает косвенный ущерб от недовыпущенной продукции, перерывы электроснабжения. Эти потери очень часто существенно в 5 8 раз превышают прямой ущерб. Наиболее пожароопасными более от общего числа пожаров по электротехническим причинам являются кабельные изделия. Для них характерно неблагоприятное сочетание горючих материалов электроизоляцпя, подушки, оболочки кабелей и т. Причинами возгораний являются повреждения изоляции, нагрев проводников при перегрузках, искрение в местах с плохим электрическим контактом, утечка тока по загрязнениям и пыли с неизолированных участков цепи, электрическая дуга при коротких замыканиях, перегрев подшипников при их повреждениях, повышенная теплоизоляция машин и аппаратов изза отложения слоя пыли и волокон . Но наиболее опасными являются аварийные ситуации, возникающие на технологических установках при перерывах электроснабжения, вызывающих останов машинных агрегатов, способные инициировать лавинообразное неуправляемое развитие пожаро и взрывоопасных процессов.