Адресное выявление аварийных контактных соединений в решении задачи повышения качества функционирования электроэнергетических систем морских и речных судов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Гренчук, Андрей Михайлович

• Гренчук, Андрей Михайлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Гренчук, Андрей Михайлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Анализ общепромышленных средств и методов выявления аварийных КС и возможности их применения для оборудования судовых ЭЭС

1.1 Описание процесса деградации контактного перехода

1.2 Нормативная база, определяющая требования к конструктивно-монтажным узлам систем электрооборудования морских и речных судов

1.2.1 Общие требования к КС

1.2.2 Конструктивные требования, обусловленные внешними воздействиями на КС оборудования судовых ЭЭС

1.2.3 Нормирование электрического сопротивления и температуры нагрева КС

1.3 Пожарная опасность аварийных КС

1.4 Общепромышленные методы и средства выявления аварийных контактов электрооборудования

1.4.1 Бесконтактные методы

1.4.2 Контактные методы

1.5 Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 Расчетно-экспериментальное обоснование конструкции термобиметаллических индикаторных элементов для выявления аварийных КС

2.1 Использование термобиметаллических материалов в технике

2.2 Расчет индикаторных термобиметаллических элементов аналитическими методами

2.3 Численное моделирование термобиметаллических индикаторных элементов

2.3.1 Математическая модель термобиметаллического индикаторного элемента средств выявления аварийных КС

2.3.2 Методика расчета температуры срабатывания термобиметаллических индикаторных элементов

2.3.4 Пример расчета термобиметаллического индикаторного элемента с учетом температуры окружающего воздуха

2.3.5 Экспериментальное подтверждение разработанной методики

2.4 Анализ влияния вибрационных и ударных нагрузок на работу индикаторных элементов с оценкой их влияния на стабильность срабатывания

2.4.1 Разработка методики расчета собственных частот и форм колебаний индикаторных элементов

2.4.2 Численный эксперимент

2.4.3 Сравнение аналитического и численного решений

2.4.4 Пример оптимизации конструкции с помощью разработанной методики

2.4.5 Разработка методики и проведение численного эксперимента по оценке вынужденных колебаний индикаторных элементов сложной формы

2.5 Практическое подтверждение работоспособности термоиндикаторных элементов

2.5.1 Обоснование количества опытных образцов

2.5.2 Принципиальное срабатывание при достижении температуры индикации

2.5.3 Устойчивость к пусковым токам

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. Разработка технологии адресного выявления аварийных КС оборудования судовых ЭЭС

3.1 Область применения средств выявления аварийных КС

3.2 Нормативная база, определяющая порядок обслуживания КС оборудования ЭЭС морских и речных судов

3.2 Технология визуального выявления аварийных КС в процессе регламентного обслуживания судовых ЭЭС

3.3 Разработка технологии адресного выявления аварийных КС с использованием автоматизированной системы контроля

3.3.1 Устройство для выявления аварийных КС в составе автоматизированной системы контроля

3.3.2 Технология адресного выявления аварийных КС с использованием автоматизированной системы

3.4 Технико-экономическое обоснование применения автоматизированной системы контроля аварийного состояния КС

3.4.1 Исходные данные

3.4.2 Технико-экономическая оценка ожидаемых показателей повышения безопасности эксплуатации ЭЭС морских и речных судов

3.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Обследование состояния КС электрооборудования

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Варианты исполнения термобиметаллических индикаторных элементов (описание патентов на изобретения)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адресное выявление аварийных контактных соединений в решении задачи повышения качества функционирования электроэнергетических систем морских и речных судов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. Судовая электроэнергетическая система (ЭЭС) представляют собой сложный технический комплекс, состоящий из различных видов электрооборудования, объединенный общими процессами генерирования и распределения электрической энергии между приемниками, преобразующими ее в другие виды энергии, и обеспечивающий большинство тактико-технических характеристик современных морских и речных судов. В настоящее время с постоянным ростом электроэнерговооруженности судов происходит увеличение мощности основных источников электрической энергии и разветвленности сетей, что в совокупности с повышением общего уровня автоматизации и тенденцией к уменьшению численности личного состава обуславливает актуальность проблем, связанных с практическим обеспечением надлежащего качества функционирования судовых ЭЭС [1].

Электрические контактные соединения (КС) являются ответственным конструктивным элементом, обеспечивающим целостность любой электротехнической системы. Вместе с тем КС традиционно являются слабым звеном в системах передачи и распределения электрической энергии. Деградация контактного перехода, усугубляющаяся характерными для условий эксплуатации судовых ЭЭС внешними воздействующими факторами, приводит к увеличению переходных сопротивлений КС сверх нормируемых уровней. Эксплуатация аварийных КС с повышенным переходным сопротивлением негативно сказывается на качестве функционирования судовых ЭЭС, что проявляется в ухудшении помеховой обстановки в электрической сети, ухудшении параметров изоляции кабелей, увеличении вероятности аварий в распределительных устройствах при протекании токов коротких замыканий, а также повышении пожарной опасности электрооборудования. По данным Департамента надзорной деятельности МЧС за 2011 - 2016 годы [2] пожарами уничтожено 47 морских и речных судов, повреждено 697 морских и речных судов

Как выявлено за период обследования, проведенного в 70-80-е годы, 61 % от общего количества аварийных ситуаций на судах происходят по вине экипажа (неудовлетворительное обслуживание, ошибочные действия). По аварийности элементов судовых ЭЭС более 28 % происшествий приходится на электрораспределительные устройства, 15 % - на пускорегулирующую аппаратуру, 12,5 % - на электропривод, 12 % - на аккумуляторные батареи. Подавляющая часть этих аварийных ситуаций обусловлена плохим состоянием электрических контактов и изоляции.

Увеличение переходных сопротивлений КС наряду с короткими замыканиями и перегрузками электросети является одним из наиболее распространенных аварийных режимов работы электрооборудования [3 - 5], т.к. в работе судовых ЭЭС задействованы тысячи силовых КС. Как известно, для предупреждения негативных последствий коротких замыканий и перегрузок используются аппараты защиты, однако зафиксировать подобным образом локальное повышение температуры или падение напряжения в результате увеличения переходного сопротивления контактного перехода невозможно, поскольку токи в цепи не превышают штатных значений. Общепромышленные методы выявления аварийных контактов, в частности, тепловизионное обследование, несмотря на хорошую методическую оснащенность, при обслуживании судовых ЭЭС не применяется, поскольку для его осуществления необходимо обеспечение номинальных токовых нагрузок на все КС. Такой подход требует задействования непосредственно во время обследования всех основных потребителей электроэнергии судна, в том числе движительного комплекса, и неприменим во время регламентных работ, когда судно находится у причала и электропитание осуществляется от генератора для бытовых нужд либо с берега.

В настоящее время борьба с негативными последствиями увеличения переходного сопротивления контактов судового электрооборудования в подавляющем большинстве случаев ведется без использования каких-либо технических средств в рамках регламентных работ по обслуживанию

электроустановок силами личного состава путем внешнего осмотра и ручной обтяжки всех без исключения КС. Такие операции могут быть проигнорированы личным составом из-за низкой эффективности: вероятность увеличения переходного сопротивления для отдельно взятого КС невелика, вместе с тем, с учетом большого количества КС эти работы могут занимать до 30 % трудоемкости при регламентном обслуживании судовых электроустановок.

Номенклатура морских и речных судов исчисляется сотнями, соответственно, номенклатура только основного комплектующего оборудования -десятками тысяч [1]. Поэтому для обеспечения безопасного и эффективного функционирования судовых ЭЭС с заданным качеством актуальным становится решение ряда задач в рамках разработки универсальных средств своевременного адресного выявления аварийных КС.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является повышение качества функционирования электроэнергетических систем морских и речных судов путем разработки эффективной технологии выявления аварийных контактных соединений электрооборудования и технических средств в обеспечение этой технологии. Задачи исследования

1. Анализ и систематизация общепромышленных методов и средств выявления аварийных КС с учетом специфики эксплуатации электрооборудования морских и речных судов.

2. Разработка технологии адресного выявления аварийных КС оборудования судовых ЭЭС с использованием термобиметаллических индикаторных элементов.

3. Разработка математической модели термобиметаллического индикаторного элемента для выявления аварийных КС электрооборудования.

4. Разработка методики расчета предельной температуры срабатывания термобиметаллических индикаторных элементов при перегреве КС сверх допустимого уровня.

5. Разработка автоматизированной системы регистрации аварийного состояния КС оборудования ЭЭС в процессе эксплуатации морских и речных судов.

Объект исследования - системы электроснабжения и электрооборудования морских и речных судов.

Предмет исследования - методы и средства выявления аварийных контактных соединений в процессе эксплуатации оборудования судовых ЭЭС.

Методы исследования. Общей теоретической и методологической базой диссертационной работы явились наработки ФГУП «Крыловский государственный научный центр» в рамках реализации Федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 г., мероприятие 6.4.1. «Разработка новых технологий и оборудования высоконадежных конкурентоспособных судовых электроэнергетических систем и их компонентов с применением современной элементной базы», а также труды отечественных и зарубежных ученых и практиков в области электротехники и промышленной пожарной безопасности. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод, включающий в себя научное обобщение, анализ аварийных ситуаций и методов их предотвращения, методы теории вероятностей, аналитические исследования, а также комплекс численных и стендовых экспериментов.

Научная новизна заключается в обосновании создания технических средств для обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации судовых электротехнических систем и проявляется в работе в:

1. разработке оригинальной математической модели и методики расчета термобиметаллического индикаторного элемента, позволяющей учесть сложную геометрию и неравномерное распределение температуры;

2. использовании конечно-элементного моделирования полей температур и перемещений слоистых оболочек для обеспечения нового применения в технике термобиметаллических материалов.

3. обосновании включения в состав электротехнических комплексов

морских и речных судов автоматизированной системы контроля локальных превышений температуры на основе термобиметаллических индикаторных элементов, позволяющей переквалифицировать пассивные признаки аварийного состояния конструктивно-монтажных узлов этих комплексов в активные.

Научная новизна подтверждается наличием патентов на изобретения, строгими математическими доказательствами полученных результатов, применением апробированных теоретико-экспериментальных методов исследования.

Теоретическая значимость состоит в разработке универсальных математической модели и методики расчета слоистых оболочек, имеющих сложную геометрию и неравномерное распределение температуры, с возможностью применения для оценки температуры срабатывания биметаллических индикаторных элементов.

Практическая значимость работы состоит в разработке технологии выявления в процессе профилактических мероприятий по обслуживанию судового электрооборудования аварийных контактных соединений в результате фиксации информации о локальных превышениях допустимой температуры, произошедших в процессе эксплуатации, и определяется возможностями его применения:

- при разработке распределительных устройств электротехническими конструкторскими бюро;

- для разработки руководящих документов и инструкций для проведения профилактических осмотров и ремонтов оборудования судовых ЭЭС;

Достоверность научных результатов, достигнутых в диссертационном исследовании, положений и выводов обеспечена использованием апробированных методов исследования, критическим анализом полученных результатов, экспериментальной проверкой теоретических положений, корректной обработкой результатов экспериментов, апробацией на научно-технических конференциях и семинарах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Анализ возможностей использования общепромышленных методов и средств выявления аварийных КС применительно к оборудованию судовых ЭЭС в процессе эксплуатации.

2. Технология адресного выявления аварийных контактных соединений оборудования судовых ЭЭС с использованием термобиметаллических индикаторных элементов в составе автоматизированной системы.

3. Математическая модель термобиметаллического индикаторного элемента.

4. Методика расчета предельной температуры срабатывания термобиметаллических индикаторных элементов.

5. Автоматизированная система регистрации аварийного состояния контактных соединений в процессе эксплуатации судовых ЭЭС.

Личный вклад автора. Автор на всех этапах работы участвовал в постановке задачи; разработке математической модели и методик расчета термобиметаллического индикаторного элемента; в разработке технологии выявления аварийного состояния КС и автоматизированной системы для реализации этой технологии; в экспериментальном подтверждении работоспособности предложенных технических решений в качестве ответственного сдатчика продукции, разрабатываемой в рамках ОКР «Разработка индикаторов перегрева резьбовых контактных соединений», шифр «ВПБ-Контакт», выполненной по государственному контракту от 18.06.2012 г. № 12411.1007499.09.075 между Минпромторгом России и ФГУП «Крыловский государственный научный центр».

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на У1-й всероссийской научно-практической конференции «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (г. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2014); Международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии в национальных исследовательских университетах» (г. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2014); Международной научной конференции «Молодые исследователи - регионам» (г. Вологда, 2014), Всероссийской (с международным

участием) научно-практической конференции «Изобретатели в

инновационном процессе России» (г. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2013), Конференции молодых ученых и специалистов ФГУП «Крыловский государственный научный центр» (г. Санкт-Петербург, 2014), Межотраслевой научно-практической конференции «Военное кораблестроение России. Кораблестроение в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы. ВОКОР-2014» (г. Санкт-Петербург, ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия», 2014), Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (г. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2015) и отражены в 12 публикациях, среди которых 4 патента на изобретение, 2 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для опубликования основных результатов диссертационных исследований.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 90 наименований, и двух приложений. Полный объем диссертационной работы - 160 страниц, в том числе рисунков - 42, таблиц - 22.

Публикации по теме диссертации

1. Гренчук А.М. О возможности массового применения средств диагностики пожароопасного состояния электрооборудования / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2014. - №2 [195]. (0,45/0,23 п.л).

2. Гренчук А.М. Диагностика и анализ больших переходных сопротивлений для обеспечения пожарной безопасности электрических контактов / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2014. - №4 [197]. (0,43/0,26 п.л).

3. Патент № 2491687 (РФ). МПК H01R 4/00, приор. 11.10.2011. Устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущим наконечником./ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. -Бюл. № 24, 27.08.2013.

4. Патент № 2493640 (РФ). МПК H01R 4/30, приор. 11.10.2011. Устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения токоведущих шин./ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. -Бюл. № 26, 20.09.2013.

5. Патент № 2527567 (РФ). МПК H01R 4/30, приор. 09.10.2012. Устройство регистрации ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения/ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. - Бюл. № 25, 10.09.2014.

6. Патент № 2616285 (РФ). МПК НОЖ 4/30, приор. 10.09.2015. Индикатор перегрева резьбового контактного соединения/ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. - Бюл. № 11, 14.04.2017.

7. Гренчук А.М. Снижение пожарной опасности электроустановок с помощью средств визуальной диагностики аварийного состояния электрических контактных соединений / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Безопасность в чрезвычайных ситуациях: сборник научных трудов VI Всероссийской научно-практической конференции, 24-26 апреля 2014 г. - СПб: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2014.

8. Гренчук А.М. Индикаторы пожарной опасности электрических контактных соединений / А.М. Гренчук, А.И. Горшков // Изобретатели в инновационном процессе России: Материалы Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции, 20-21 декабря 2013 г. - СПб: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2014.

9. Гренчук А.М. Средства визуальной диагностики пожароопасного состояния электрических контактных соединений / А.М. Гренчук // Конференция молодых ученых и специалистов 2014. Сборник докладов. - СПб: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2014.

10.Гренчук А.М. Термобиметаллические индикаторы перегрева резьбовых контактных соединений / А.И. Горшков, А.М. Гренчук, В.В. Груздев // Крепеж, клеи, инструмент и ... - 2013. № 2 [44].

11. Гренчук А.М. О пожарной безопасности контактных соединений судового электрооборудования / В.И. Гуменюк А.М. Гренчук, // Безопасность в чрезвычайных ситуациях: сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции, 23-25 апреля 2015 г. - СПб: Издательство Политехнического университета, 2015.

12. Гренчук А.М. Применение средств визуальной диагностики аварийного состояния электрических контактных соединений для снижения пожарной опасности электроустановок / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Высокие интеллектуальные технологии в национальных исследовательских университетах: Материалы международной научно-методической конференции, 5-7 июля 2014 г. - СПб: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2014.

ГЛАВА 1 Анализ общепромышленных средств и методов выявления аварийных КС и возможности их применения для

оборудования судовых ЭЭС

1.1 Описание процесса деградации контактного перехода

Для сборки в электрическую цепь шин, проводов и кабелей с токопроводящими жилами из меди, алюминия и его сплавов используются резьбовые соединения. Такие соединения обладают высокой несущей способностью и надежностью, просты при монтаже, демонтаже и замене деталей. Резьбу имеют свыше 60 % деталей, входящих в состав электроустановок. Применение резьбовых соединений позволяет обеспечивать заданные расчетные усилия сжатия контакт-деталей. Основным недостатком таких соединений является локальная концентрация механических напряжений на участках резьбы малой площади, что со временем приводит к ослаблению усилия контактного нажатия, в особенности при вибрациях, колебаниях температуры и при воздействии циклических механических нагрузок, характерных для условий эксплуатации ЭЭС морских и речных судов.

Ежегодно миллионы КС вводятся в эксплуатацию на объектах водного транспорта и береговой инфраструктуры. По данным [6], аварийность в электрических сетях из-за нарушения работы контактных соединений составляет 10% общего числа аварий.

Процессы, происходящие при протекании тока через КС, изучаются в рамках теории электрических контактов. Особенностью контактирования двух тел является то, что поверхность материала никогда не является идеально плоской, и если соприкасающиеся элементы можно считать абсолютно жесткими, то касание происходит не более чем в трех точках. В реальных КС, в результате действия давления в контактной зоне всегда возникает пластическая или упругая деформация контактирующих элементов [7, 8]. Наличие деформаций

обуславливает преобразование начальных точек соприкосновения в

небольшие контактные поверхности и появление новых контактных пятен. Сумма соприкасающихся поверхностей составляет контактную поверхность, воспринимающую усилие, площадь которой всегда меньше кажущейся площади соприкосновения. Так площадь фактически воспринимающей усилие контактной поверхности может быть в сотни и даже тысячи раз меньше, чем площадь соприкосновения, которую называют кажущейся контактной поверхностью.

Таким образом, возникновение контакта твердых тел сводится к образованию на их поверхности проводящих участков, в результате чего в зоне контакта появляется так называемое сопротивление стягивания, вызывающее перегрев. Механизмы проводимости при этом могут иметь различную природу (рисунок 1.1) [9 - 11].

Фактическая площадь касания с точки зрения электропроводности может состоять из следующих участков:

а) участки соприкосновения металлических поверхностей (образуются в результате механического разрушения окисных пленок на контактирующих поверхностях);

б) участки квазиметаллического контакта, покрытые тонкими адгезионными и пассивирующими пленками;

в) участки, покрытые органическими пленками и пленками потускнения.

1 2

3

4

5

Рисунок 1.1 схема прохождения тока при контактировании твердых тел: 1 -кажущаяся контактная поверхность; 2 - контурная поверхность, несущая нагрузку; 3 -фактическая поверхность контакта; 4 - поверхности квазиметаллической проводимости; 5 -

пятна металлического контакта

Р. Хольм показал, что сопротивление пленок потускнения, появляющихся на соприкасающихся поверхностях в процессе эксплуатации, может превышать сопротивление стягивания в 107 раз. Таким образом, пленки потускнения, если они не разрушены в результате электрического пробоя, будут практически изолировать твердые контакты. Подавляющее большинство аварий с КС многоамперных промышленных токопроводов связано с появлением этих пленок, особенно на поверхности алюминиевых шин. Адгезионные и пассивирующие пленки, благодаря хорошим химическим связям могут выдерживать большие механические нагрузки. Однако малая толщина таких пленок делает их проницаемыми для электрического тока посредством туннельного эффекта [12 - 14]. Борьба с опасным действием посторонних пленок может вестись двумя способами: предотвращением их возникновения и разрушением уже возникших пленок.

Основным параметром, характеризующим КС, является его сопротивление, изучению которого посвящено большинство исследовательских работ.

Переходное сопротивление зависит от двух взаимосвязанных факторов: параметров контактирующих поверхностей и от усилия контактного нажатия. Эти усилия должны преодолеть упругое сопротивление неровностей соприкасающихся поверхностей и механическое сопротивление самих контактирующих элементов. При больших площадях контактирования и значительной толщине соединяемых элементов требуемая нагрузка может достигать сотен килоньютонов.

Проведенные исследования [5] позволяют предположить следующий механизм деградации контактного перехода: при недостаточной площади контакта между проводниками в местах контакта вследствие повышения температуры начинается локальный нагрев участка поверхности контактов. Если площадь участка контакта меньше некоторого критического значения, в контактной зоне начинается прохождение многочисленных электрических разрядов.

В [6] представлены результаты обследования в эксплуатации контактных соединений шин с выводами аппаратов на большие токи. Объектом обследования явилась мощная преобразовательная подстанция алюминиевого завода.

Общее число контактных соединений — 1500 шт. Присоединение шин к зажимам аппаратов выполнено непосредственно (без переходных деталей) с помощью болтов и без стабилизации усилия контактного нажатия.

По истечении 10—16 мес. работы с начала пуска у 40% соединений температура поднялась до 150 °С и выше против 80—90 °С на подводимых шинах. Тогда как согласно ГОСТ 10434 [15] повышенный нагрев контактов шин составляет 95 °С и более.

Отрицательное влияние оказали и другие факторы, в частности потеря давления из-за текучести материала шин и болтов и отсутствия герметизации соединений. Все это вызвало в начальной стадии нагрев свыше 100 °С, при котором алюминий склонен к интенсивному окислению с заметным ростом толщины пленок потускнения и, как следствие, к дальнейшему росту нагрева контактного соединения до 150 °С и выше.

Актуальность проблем, связанных с перегревом КС, возрастает с переходом от медных проводников к алюминиевым, для которых наблюдается 3 - 5 кратный рост переходного сопротивления уже через год-полтора после сборки. До внедрения в электроустановки алюминия повсеместно применялись медные шины, болтовые контактные соединения которых являются достаточно надежными и стабильными. Введение в эксплуатацию алюминиевых шин взамен медных и их соединение теми же методами привели к дополнительному росту потерь на нагрев контактов и понизили эксплуатационную надежность электроустановок.

Алюминий, как менее дефицитный материал, обладает рядом качеств, обеспечивающих ему значительные преимущества перед медью: высокой электрической и термической проводимостью, низкой плотностью, стойкостью к

атмосферным и химическим воздействиям, этот материал хорошо сваривается и легко поддается механической обработке.

Однако при этом проводниковый алюминий обладает плохими контактными свойствами из-за склонности к образованию на его поверхности посторонних пленок, а также низкими пределами текучести и ползучести.

1.2 Нормативная база, определяющая требования к конструктивно-монтажным узлам систем электрооборудования морских и речных судов

1.2.1 Общие требования к КС

Согласно РД5Р 6207-93 Контактное оконцевание токоведущих жил кабелей в кронструктивно-монтажных узлах электрооборудования на судах должно выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 24040, ОСТ5.6066, а также технологическими инструкциями 606-78.2134, 606-78.2094. Подключение токопроводящих жил, оконцованных кабельными наконечниками, к винтовым зажимам должно выполняться с обязательным использованием средств от самоотвинчивания (пружинных, контргаек, пластинчатых шайб и т.п.).

Контактные соединения в зависимости от технических требований, предъявляемых к ним ГОСТ 10434-82, подразделяются на классы 1, 2 и 3.

Класс контактных соединений в зависимости от области их применения приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Классы применения контактных соединений

Область применения Рекомендуемый класс контактного соединения

1. Контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по допустимым длительным токовым нагрузкам (силовые электрические цепи, линии электропередачи и т.п.) 1

2. Контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по стойкости к сквозным токам, потере и отклонению напряжения, механической прочности, защите от перегрузки. Контактные соединения в цепях заземляющих и защитных проводников из стали 2

3. Контактные соединения цепей с электротехническими устройствами, работа которых связана с выделением большого количества тепла (нагревательные элементы, резисторы) 3

Контактные соединения судового электрооборудования выполняются по классу 2.

В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств по ГОСТ 15150-69 контактные соединения в соответствии с ГОСТ 10434-82 подразделяются на группы А и Б.

К группе А относятся контактные соединения электротехнических устройств всех исполнений, размещенных в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом (категория размещения 4.1), и электротехнических устройств исполнений У, ХЛ и ТС, размещенных в закрытых помещениях (металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных) с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий (категория размещения 3), и в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (категория размещения 4) при атмосфере типов I и II по ГОСТ 15150-69.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гренчук, Андрей Михайлович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Государственная программа Российской Федерации «Развитие судостроения на 2013-2030 годы» [Электронный ресурс] // Минпромторг России [Офиц. сайт] URL: http://old.mmpromtorg.gov.ru/mmistry/fcp/6 (дата обращения 25.12.2014 г.)

2. Сведения о пожарах и их последствиях за январь-сентябрь 2014 г. [Электронный ресурс] // МЧС России [Офиц. сайт] URL:

http: //www.mchs .gov.ru/stats/Pozhari/2014_god/Svedenij a_o_pozharah_i_ih_po sledstvijah (дата обращения: 25.12.2014 г.)

3. Пелевин Б.В. Предупреждение пожаров от электроустановок на промышленных предприятиях. - М.: Стройиздат, 1982. - 78 с.

4. ГОСТ 27924-88 (МЭК 695-2-3-84). Испытания на пожароопасность. Методы испытаний. Испытания на «плохой контакт» при помощи накальных элементов.

5. Лебедев К.Б., Чижков И.Д. Следы больших переходных сопротивлений в электротехнических устройствах и их экспертное исследование // Пожаровзрывобезопасность. 2003. № 6

6. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

7. Правила эксплуатации электрооборудования кораблей ВМФ (ПЭЭК-71). Военное издательство министерства обороны СССР. - М. - 1972 г.

8. Правила эксплуатации электрооборудования на судах ФРП России. - СПб, - 2000 г.

9. Смелков Г.И. Пожарная опасность электроустановок при аварийных режимах. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 184 с.

10.Веревкин В.И., Смелков Г.И. Пожарная опасность электрических контактов и контактных соединений. - М.: МИЭЭ, 2009. - 140 с.

11. Семянин В.И. Технология и оборудование производства электрической аппаратуры. - М.: Энергия, 1980. - 352 с.

12.Бойченко В.И., Дзекцер Н.Н. Контактные соединения токоведущих шин. -Л.: Энергия, 1978.- 144 с.

13.Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. - М.: Наука, 1970.- 227 с.

14.Ребиндер П.А., Щукин Е.Д. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения. Успехи физических наук. 1972.

15. Усов В.В. Металловедение электрических контактов. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 208 с.

16. Мерл В. Электрический контакт.- М-Л.: Госэнергоиздат, 1962.- 72 с.

17.Бредихин А.Н., Хомяков М.В. Электрические контактные соединения. -М.: Энергия, 1980.- 168 с.

18.Усов В.В. Металловедение электрических контактов. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 208 с.

19.Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. - М.: Энергия, 1978. - 456с.

20. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов./ Г.В. Буткевич, Г.С. Белкин, Н.А. Ведешенков, М.А. Жаворонков. - М.: Энергия.1978. -256 с.

21.ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования.

22.О.И. Иванченко О болтовом соединении шин // Электрические станции. 1961. №8. стр. 58.

23.Мышкин Н.К.,. Кончиц В.В, Браунович М. Электрические контакты — Долгопрудный: Интеллект, 2008 .— 558 с.

24.Алешков М.В., Колбасин А.А. Особенности развития и тушения пожаров, возникающих по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок // Пожары и чрезвычайные ситуации. - 2010. - № 3 с. 5458.

25.Калошкин Б.И., Мешалкин Е.А. Тушение пожаров в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.

26. Исследование пожаров, связанных с аварийным режимом работы электрооборудования: Метод. рекомендации. - Красноярск: СЭУ ФПС ИПЛ по Красноярскому краю, 2013. - 22 с.

27. Прогнозирование поведения замкнутых контактов при длительной эксплуатации в различных средах./ Брон О.Б., Фридман Б.Э., Евсеев М.Е.и др.//Электротехника.-1978.-№2. -С.5-7.

28.Корнеев К.Б. Система контроля и прогнозирования состояния контактных соединений электрических сетей. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -Тверь, - 2004. - 162 с.

29.Семчинов А.И. Токопроводы промышленных предприятий. - М. - Л.: Энергия, 1964. - 216 с.

30.Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. -М.: Высшая школа, 1967. - 195 с.

31.Правила технической эксплуатации судового электрооборудования. - Л.: Изд-во Транспорт, 1980.- 160 с.

32.Г.И. Смелков, А.И. Рябиков Проблемы обеспечения пожарной безопасности электропроводок и кабельных линий в свете требований действующих нормативных документов КАБЕЛЬ-news / № 6-7/июнь-июль 2009

33. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 23.06.2014) "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" [Электронный ресурс] // КонсультантПлюс [Офис. сайт] URL : http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_159028/ (дата обращения 20.09.2014)

34.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

35.ГОСТ 17441-84 Соединения контактные электрические. Правила приемки и методы испытаний.

36.Красник В.В. Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств. М.: ЭНАС, 2011. - 320с.

37. Основы теории электрических аппаратов. Под общ. ред. И.С. Таева. -М.: Высшая школа, 1987.- 352 с.

38.Салапин Ю.А. Модели оценки пожарной опасности электроустановок и эффективности аппаратов защиты. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1988.-195 с.

39.Источники зажигания и профилактика пожаров от электроустановок // Сб. науч. тр. -М.:ВНИИПО МВД СССР, 1988. -149 с.

40.Фетисов П.А., Смелков Г.И., Горшков В.И. Справочник по пожарной безопасности в электроустановках — Изд. 2-е, испр. и доп .— М.: Стройиздат, 1973 . - 208 с.

41.РД 34.45-51.300-97 Объем и нормы испытаний электрооборудования

42. Черкасов В.Н., Зыков В.И. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок 2010 г. Учебное пособие для повышения квалификации специалистов в области систем безопасности 406 с.

43.Черкасов В.Н., Петренко А.Н., Ильин А.В. Методы снижения пожарной опасности электроустановок с учетом современной проектно-эксплуатационной и нормативной практики // Пожары и чрезвычайные ситуации. - 2011. - № 1 с. 13-20.

44. Мыльников М.Т. Общая электротехника и пожарная профилактика в электроустановках: Учебник для пожарно-технических училищ. - М.: Стройиздат, 1985. - 311 с.

45.Костарев Н.П., Черкасов В.Н. Учебное пособие по пожарной опасности электроустановок. М.: 2000. - 110 с.

46.Костарев Н.П., Черкасов В.Н. Методы оценки пожарной опасности электроустановок: Учеб. пособие. - М.: Академия ГПС МВД России, 2001. - 105 с.

47.Classification of Visual and Mechanical Defects for Equipment Electronic. Wire and other Defects (Non Electronic) MIL-STD-252V(1Z) 1970.

48. Quality Reguirements for Hand Soldering of Electrical Connections. NASA, Quality Publication NPC 200-4, 1964.

49.Requirements for soldered electrical connections. NHB 5300-4(3A), 1968.

50. Разработка индикаторов перегрева резьбовых контактных соединений. Отчет, ГНЦ РФ ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова", вып. № 46625, № гос. регистрации 01201268789, 2012 г.

51.Карибский В.В., Пархоменко П.П., Согомонян Е.С., Халчев В.Ф. / Основы технической диагностики. Кн.1.- М.: Энергия, 1976.

52.ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990.

53.ГОСТ 27002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990.

54. Технические средства диагностирования: Справочник / В.В.Клюев, П.П.Пархоменко, В.Е.Абрамчук и др. - М.: Машиностроение, 1989.

55.Гуменюк В.М. Надежность и диагностика электротехнических систем: Учеб. пособие для вузов. - Владивосток: Изд-во Дальневост. гос. техн. унта, 2010. - 218с.

56.Игнатенко И.В. Повышение эксплуатационной надежности токопроводящих зажимов контактной сети электрифицированных железных дорог: дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Хабаровск, -2009. - 145 с.

57. Технические средства диагностирования: Справочник / В.В.Клюев, П.П.Пархоменко, В.Е.Абрамчук и др. - М.: Машиностроение, 1989.

58.Приказ Минтруда РФ от 05.06.2014 N 367н "Об утверждении правил по охране труда на судах морского и речного флота" [Электронный ресурс]// Минюст России [Офиц. сайт] URL:

http://minjust.consultant.ru/documents/10984?items=1 &page=1 (дата обращения 15.12.2014)

59. Дунаев В.В., Ширшов А.А. Экспериментальное исследование затяжки болтовых соединений // Вестник машиностроения, 2009 г., № 9.

60.Блаер И.Л. Контроль качества затяжки резьбы // Контроль. Диагностика. 2005, № 9

61.Хусаинов А.Ш. и др. Контроль осевого усилия болта и момента затяжки в резьбовых соединениях при экспериментальных исследованиях // Контроль. Диагностика, 2011. № 1.

62.Бобренко В.М., Рудаков А.С. Исследование усилий в резьбовых соединениях акустическим тензометрированием // дефектоскопия, 1986, № 7

бЗ.Загидулин Р.В. и др. Контроль усилия затяжки стальных болтов и шпилек с помощью индикатора механического напряжения металла ИН-01// Контроль. Диагностика, 2012. № 4.

64.Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств. -Л.:Машиностроение, 1990 г. - 669 с.

65.Воробьев О.И., Кацнельсон О.Г. Термобиметалл и его применение в приборостроении и автоматике. М. - Л. Госэнергоиздат, 1951. 126 с.

66.Патент № 2491687 (РФ). МПК H01R 4/00, приор. 11.10.2011. Устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущим наконечником./ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. - Бюл. № 24, 27.08.2013.

67.Патент № 2493640 (РФ). МПК H01R 4/30, приор. 11.10.2011. Устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения токоведущих шин./ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. - Бюл. № 26, 20.09.2013.

68.Патент № 2527567 (РФ). МПК H01R 4/30, приор. 09.10.2012. Устройство регистрации ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения/ А.И. Горшков, А.М. Гренчук и др. - Бюл. № 26, 10.09.2014.

69.Смелков Г.Н., Александров A.A., Пехотиков В.А. Методы определения причастности к пожарам аварийных режимов в электротехнических устройствах. - М.: Стройиздат, 1980. -87с.

70. Филатов А.А. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1983. - 112 с.

71.Гренчук А.М. О возможности массового применения средств диагностики пожароопасного состояния электрооборудования / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2014. - №2 [195].

72. Алексеева М.Л. Экономическая эффективность мероприятий, направленных на повышение надежности работы устройств электроснабжения: методические рекомендации. - Екатеринбург: УрГУПС, 2007 - 20 с.

73. ГОСТ 10533-86 Лента холоднокатаная из термобиметаллов. Технические условия. 01.01.1988.

74.Пономарев С.Д., Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. - М.:Машино-строение, 1980 г. - 327 с.

75. Сопротивление материалов : учеб. пособие для вузов/ П. А. Павлов [и др.] ; под ред. Б. Е. Мельникова .— Изд. 2-е, испр. и доп. — СПб. [и др.] : Лань, 2007 .— 553 с.

76. ANSYS. Theory reference. Rel. 11 Ed. P. Kothnke / ANSYS Inc. Huston, 2001

77. Гренчук А.М. Диагностика и анализ больших переходных сопротивлений для обеспечения пожарной безопасности электрических контактов / А.М. Гренчук, В.И. Гуменюк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2014. - №4 [197].

78.Григолюк Э.И. Тонкие биметаллические оболочки и пластины. -Инженерный сборник, АН СССР, 1953 г., т. XVII, с. 119 - 148.

79.Королев В.И. Тонкие двухслойные пластинки и оболочки. - Инженерный сборник, АН СССР, 1955, т. XXII, с. 98 - 110.

80.Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1980 - 408 с.

81. Правила классификации и постройки морских судов. Том 2, 17 издание, -СПб: Российский морской регистр судоходства, 2014

82.Колемаев В.А., Староверов О.В., Турундаевский В.Б. Теория вероятностей и математическая статистика / Уч. пособие для экон. вузов / Под ред. В. А. Колемаева. М.: Высшая школа, 1991.

83.РД5Р 6207-93 Электроснабжение, освещение, охранная и пожарная сигнализация, оперативная техническая связь строящихся, переоборудуемых и ремонтируемых судов. Проектирование, монтаж и эксплуатация. Нормы и правила.

84. Справочник судового электротехника в 3 т. / под общ. ред. Г.И. Китаенко. -Л.: Судостроение, 1980 - Т. 2: Судовое электрооборудование. - 623 с.

85.Яковлев Г.С. Судовые энергетические системы. - Л.: Судостроение, 1981. -386 с.

86.Малышев Е.И. Судовые электрораспределительные устройства. - М.: Транспорт, 1988. - 85 с.

87. Электрический справочник в 3-х т. Т.1. Электротехнические устройства. Под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А. Жукова и др. - М.: Энергоиздат, 1981.- 520 с.

88.Романенко А.В. Цены на суда // Морская биржа. - 2005.- №2 [12].

89.Мировое транспортное судостроение. Тенденции и перспективы. С. Логачев. Морской флот, 2012, № 2

90. СО 153-34.20.929-2007 Ведомственные укрупненные единичные расценки на работы по диагностике технического состояния электрических сетей. Выпуск 2. Оборудование подстанций напряжением 220-750 кВ (ВУЕР-Д-ПС-2000)

ПРИЛОЖЕНИЕ А Обследование состояния КС

электрооборудования

Обследование состояния контактных соединений электрооборудования производилось методом тепловизионной диагностики. С помощью тепловизионной диагностики электрооборудования и тепловизионного обследования осуществляется контроль теплового состояния оборудования и сооружений, выявляются дефекты на ранней стадии развития. Важным аспектом тепловизионной диагностики является то, что обследование проводится бесконтактным методом, без отключения оборудования. Тепловизионная диагностика является важным дополнением к существующим классическим методам оценки состояния электрооборудования. Тепловизионное обследование объектов и диагностика электрооборудования включают в себя осмотр объекта в диапазоне инфракрасного спектра, составление «тепловой картинки» объекта, измерение температуры в различных точках объекта, мониторинг динамики тепловых процессов, создание банка данных о тепловом состоянии объекта. Регулярный тепловизионный контроль электрооборудования позволяет сокращать время и ресурсы при проведении плановых капитальных ремонтов (ремонт будет иметь адресный характер), повысить степень готовности оборудования, избежать аварийных ситуаций. Работы выполнялись комплектом тепловизионной аппаратуры Flir фирмы «Flir Systems». Основные технические данные тепловизора:

• Поле зрения - 24x18°.

• Пространственное разрешение - 1.3 мрад.

• Детектор - неохлаждаемая микроболометрическая матрица 320x240 элементов.

• Спектральный диапазон - 7,5 - 13 мкм.

• Температурная чувствительность - 0,08°С.

• Температурный диапазон измерения: - 40 + 500°С.

• Погрешность измерения: ±2°С или 2% по абсолютно черному телу.

• Запоминающие устройства - компакт-флэш 128 Мб. Тепловизор снабжен функциями:

- калибровка измерений по двум эталонным температурным точкам;

- спец. алгоритм улучшения изображения;

- корректировка на коэффициент излучения, прозрачность атмосферы, отраженную температуру;

- подавление шумов, а также специализированным программным обеспечением. Для получения фотоизображения обследуемых объектов использовался режим цифрового фотоаппарата этого тепловизора.

Фотографирование и тепловизионное обследование выполнено из одних и тех же точек съемки.

Обработка термограмм и составление отчета происходит с помощью программного обеспечения ThermaCAM Reporter Professional. Экспериментальная оценка температуры перегрева контактных соединений при типовых режимах работы электрооборудования

В таблице 1 Приведены результаты определения превышения температуры максимально нагретого контактного соединения (AR01) относительно температуры смежных контактов (AR02) (на смежных фазах общей контактной группы).

Таблица 1- Перегрев контактных соединений при типовых режимах работы электрооборудования (незначительный перегрев)

Место и дата оценки состояния контактного соединения

1 Секция/ ячейка: ЩА-1 Оборудование: стартер STF3 Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

Термограммы и визуальные изображения исправных контактных соединений в эксплуатационных режимах

работы

Темп ерату

ра нагре ва °С 67,7

Прев ышен

ие темпе ратур ы °С 4,19

2 Секция / ячейка: ЩА-1 Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

3 Секция / ячейка: ЕСР58103 ЕР-1-

3 (СР-14) Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

4 Секция/ ячейка:

МСС58201 ЕР-2-1

Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

37,5° С

49,2

39,4

2,14

3,40

0,29

5 Секция /

ячейка: МСС41100 Оборудование:

Авт. д1СУУ41101БЯ

Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

42,4

12,39

6 Секция/ ячейка: + ХТ-

АО

Оборудование:

Авт. Q02 Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

7 Секция/ ячейка: + ХТ-

АО

Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

8 Секция/ ячейка: НЕ-379 Оборудование:

авт. F19-F20 Нагрузка: 0.9 Дата:13.07.2012

9 Секция / ячейка:

ЕСР38501 Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

10 Секция / ячейка:

ЕСР18502/ Оборудование:

Авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

11 Секция / ячейка:

МСС34300 Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0.9 Дата: 13.07.2012

41,4

39,0

12 Секция / ячейка: СР-3 Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0,3 Дата: 13.07.2012

13 Секция /

ячейка: ЕСР31108 Оборудование:

Ввод. авт. Нагрузка: 0,5 Дата: 13.07.2012

31,9

7,21

40,7

,01

Перегрев контактных соединений в нетиповых режимах работы электрооборудования (неравномерной нагрузке фаз) приведен в таблице 2 Таблица 2- Перегрев контактных соединений в нетиповых режимах работы электрооборудования (значительное превышение допустимой температуры)

Вид дефекта

Ввод ГС ЩСУ секция .5 Перегрев контактного соединения 80°С

Перегрев контактного соединения 90°С

Перегрев контактного соединения 30°С

Термограмма

Внешний вид

Вид дефекта

Присоединение к пускателю.

Перегрев контактного соединения 40°С

Перегрев контактных соединений 45 и 26°С

Термограмма

60

40

II.

17,3°С 83,3°С

и 20 19,9°С

Внешний вид

80

60

40

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Варианты исполнения термобиметаллических индикаторных элементов (описание патентов на изобретения)

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(14)

СМ

О

ад <х>

<т>

см

Э

о£

ри

(¡и

2 491 687 С2

(51) МПК

нот 4АЮ (2006-01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22) Заявка: 2011141144/07, 11.10.2011

(24} Дата начала отсчета срока действия патента: 11.10.2011

Приоритетны):

(22} Дата подачи заявки: 11.10.2011

(43} Дата публикации заявки: 20.04.2013 Бюл. № ] ]

(45) Опубликовано: 27.08.2013 Бюл. № 24

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: 5 и 180394Й А1, 23.03.1993. 5 и 1354293 А1, 23.11.1987. Ни 22Й2928 С1,27.08.2006. С1Ч 101639385 А, 03.02.2010.

Адрес для переписки:

19615 8. Санкт-Петербург, Московское ш , 44, ФГУП 'ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова", труппа правового обеспечения интеллектуальной собственности

(72) Автор(ы):

Горшков Александр Иванович ((Ш). Гренчук Андрей Михайлович (1Ш), Сьядощ Евгений Александрович ®Ц), Копченов Владимир Павлович {1Щ): Вишневский Александр Михайлович (1Ш), Богданов Сергей Сергеевич (1Ш). Груздев Владимир Викторович (11и), Земский Константин Валернанович (К.и)

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСЛАБЛЕНИЯ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ С ТОКОВЕДУЩИМ НАКОНЕЧНИКОМ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано для эксплуатационной диагностики электрических контактных соединений 19 устройстве для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущим наконечником, содержащем основание и индикаторную термобиметаллическую пластину (ИТП) с активным и пассивным слоями, одним концом находящуюся в зацеплении с фиксатором и

взаимодействующую через тепловой и механический контакт с контактным соединением, основание выполнено из термобиметаллического листового материала в виде шайбы резьбового соединения с лепестком. Лепесток расположен вдоль токоведущего наконечника, прилегает к его контуру и скреплен с ним хомутом, охватывающим наконечник. Один из элементов пары "ИТ) [-фиксатор» выполнен в

виде полосообразной вырубки в основании, пассивным слоем наружу, а другой - как продолжение лепестка, образующего основание, выгнутого в пределах пластической деформации. Технический результат - создание высокотехнологичного в изготовлении и обслуживании устройства для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения, которое обеспечивает

повышенную устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам. 1 з.п. ф-лы, Ь ил.

11

А

гп

Фиг.1

70

а

м

173) Патенгообладатеяь(и):

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и * торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) ®Ц)

<7) Ов

О м

Стр.: 1

ки 2 491 687 С2

Изобретение относится к основным элементам электрического оборудования -соединительным устройствам, а именно - к средствам контроля электрических контактных соединений, и может быть использовано при их эксплуатационной диагностике.

Известно устройство для диагностики перегрева контактных деталей, содержащее датчик температуры и преобразователь с выходом на индикатор, подключенный по порту электропитания к трансформатору, первичной обмоткой которого является проводник, подключенный к диагностируемым контактным деталям I патент ¡о КНР 101639385, МПК <301К 7/22, (301К 7/16,2010 г.).

Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в его повышен ной сложности, обусловленной наличием большого числа электронных компонентов, габариты которых в несколько раз превышают габариты контролируемых контактных деталей, а стоимость - превосходит на несколько порядков, 1:го 15 недостаток заключается также в отсутствии возможности регистрации наличия перегрева во время эксплуатации электрооборудования, что обусловлено тем, что индикацию перегрева контактного соединения производят только при подаче электрического тока.

т Наиболее близким по технической сущности является устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения, содержащее основание и индикаторную термобиметаллическую пластину (ИТП) с активным и пассивным слоями, одним концом находящуюся в зацеплении с фиксатором, взаимодействующую через тепловой и механический контакты с указанным соединением , аст СВИд СССР 35 № \Й0394К, МПК НОШ 4/00, 1990 г.) - прототип,

В отличие от аналога это устройство обеспечивает диагностирование перегрева контактного соединения, Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в неустойчивости к вибрационным, ударным нагрузкам и низкой зя технологичности его изготовления и обслуживания.

Указанные недостатки обусловлены принципом опнозитпого закрепления концов ИТП и упругой пластины па основании, что приводит к их самопроизвольному расцеплению при механическом воздействии и. как следствие, ошибочной индикации предаварнйпого состояния до перегрева контактного соединения. Это связано с тем, что форму и габариты контактирующей пластины лимитирует поперечное ссчснис шпилыш, поэтому для обеспечения приемлемой чувствительности устройства их необходимо изготав ливать из достаточно тонких гибких лепестков, Такие лепестки имеют низкую резонансную частоту собственных механических колебаний, смещающих их концы относительно друг друга, При этом образуется точечный механический контакт, при вибрации повреждающий поверхность упругой пластины и приводящий к коррозии.

Применение износоустойчивых покрытий понижает технологичность изготовления, повышая стоимость устройства. Кроме того, нагрев контактного соединения, 45 вызывающий изгиб ИТП и разворачивающий ос конец относительно котща фшссатора, уменьшает зону их перекрытия до величины, соизмеримой со смещением при механическом воздействии. Увеличение исходной зоны перекрытия для повышения устойчивости к вибрационным и ударным воздействиям сложно реализовать в габаритах устройства, так как необходимо крепление на основании устройства мелких деталей из термобиметалла. На таких деталях трудно осуществлять прецизионную регулировку порога срабатывания, При этом высока вероятность механических повреждений пластин. Поэтому известное устройство нуждается в защитном кожухе.

Стр.: ?

также снижающем технологичность его изготовления. Кроме того, малая тона перекрытия концов И111 и фиксатора затрудняет визуальный контроль, особенно для контактных соединений, расположенных глубоко в полости электрооборудования.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение устойчивости устройства к вибрационным и ударным нагрузкам при обеспечен™ технологичности его изготовления и обслуживания.

Это достигается тем, что в устройстве для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущнм наконечником, содержащим ю основание и И III с активным и пассивным слоями одним концом находящуюся в зацеплении с фиксатором и взаимодействующую через тепловой и механический контакт с контактным соединением, основание выполнено из термобиметалличсского листового материала в виде шайбы резьбового соединения с лепестком, Лепссток расположен вдоль токоведущего наконечника прилегает к его контуру, и скреплен с ним хомутом, охватывающим наконечник. Один из элементов пары И Г1I-фиксатор» выполнен в виде полосообразпой вырубки в основании пассивным слоем наружу, а другой - как продолжение лепестка, образующего основание, выгнутого в пределах пластической деформации. 20 Один из элементов пары «ИТГI-фиксатор» изготовлен рифленым, а хомут - в виде пары поперечных лепестков, охватывающих токоведущий наконечник, сцепленных концами и выполненных как одно целое с основанием.

Основание устройства, выполненное как одно целое с шайбой резьбового контактного сосаппгения, плотно прилегающей к токоведушему наконечнику по его 25 длине и отштампованное совместно с ИТП и фиксатором, как единая деталь.

обеспечивает устойчивость устройства к вибрационным и ударным нагрузкам при простоте его регулировки, осуществляемой подгибом лепестков, При этом шарнирное соединение, образованное изогнутыми концами лепестков, один из которых вырублен х нз основания, а другой - как продолжение основания, препятствует взаимному

смещению их концов. Хомут, охватывающий токоведущий наконечник, обеспечивает жесткость конструкции, препятствуя смещению устройства в сторону смежных контактных соединений.

Габариты лепестков, образующих ИТП и фиксатор, ограниченных только длиной токоведущего наконечника, позволяют использовать в качестве заготовки термобиметалл на порядок большей толщины, чем у прототипа, что также повышает стойкость устройства к вибрационным и ударным нагрузкам, а также устойчивость к эксплуатационным повреждениям, 1 Гоэтому известное устройство, в отличие от м прототипа не требуется снабжать защитным корпусом.

Настройка устройства при его изготовлении не требует жестких допусков так как подстройку порога диагностирования при регулировке устройства производят за счст изменения угла зацепления шарнирного соединения изгибом концов ИТП и фиксатора

ИТП имеет увеличенный по сравнению с прототипом размер рабочего хода се 45 конца при выходе из зацепления, что обеспечивает четкую визуальную различимость рабочего и аварийного состояний контактного соединения, размещенного в глубине полости электрооборудования, в результате чего повышают производительность процесса диагностики.

Рифленые участки фиксатора и ИТП повышают чувствительность устройства н позволяет более эффективно использовать имеющееся пространство при установке порога срабатывания устройства за счст увеличения угла поворота шарнира при фиксированной температуре по сравнению с вариантом исполнения без рифления.

йи 2 4916Й7 С2

Сущность изобретения поясняется на Фиг, 1-6: Фиг. I - устройство в рабочем состоянии вил сбоку: Фиг.2 - то же при нагреве ниже порога срабатывания: Фиг.З - то же в аварийном состоянии. Фиг.4 - устройство, вид сверху:

Фиг.5 - развертка термобимсталичсского листового материала: Фиг.6 - увеличенный вил узла зацепления ИТП с фиксатором. Устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного ю сосдш гения I клеммы 2 с токов едущим наконечником 3 содержит основание 4 и

ИТП 5, которая выполнена с активным 6 и пассивным 7 слоями. ИТП одним концом находится в зацеплении с фиксатором в, другим - во взаимодействии с резьбовым контактным соединением через тепловой контакт, проходящий через токоведущий наконечник.

Основание выполнено из термобимсталличсекого листового материала 9 в виде шайбы 10 с лепестком 11, прилегающим по контуру вдоль токоведущего наконечника и скреплен с ним хомутом 12. Один из элементов пары «ЮТ1-фиксатор^ выполнен как продолжение лепестка, образующего основание, а другой - в виде полосообразной 20 вырубки 13 в основании вдоль лспостка.

И*П 1 и фиксатор встречно выгнуты пассив!гьгм слоем наружу в пределах пластической деформации. Форма изгиба - V-образна я петля. Конец ИТП, находящийся в зацеплении с фиксатором, выполнен в виде выпуклой петли 14, отогнутой в сторону пассивного слоя. Конец фиксатора выполнен в виде петли 15. 25 шарнир но охватывающей выпуклую петлю с перекрытием в пределах величины взаимного смещения концов ИТП и фиксатора при нагреве контактного соединения до температуры индикации перегрева.

ИТ] 1 и фиксатор тли только один из них) па части длины петли выполнены с ж рифлением. Хомут выполнен в виде пары поперечных лспсстков 16, охватывающих токоведущий наконечник, сцспленпых концами и выполненных как одно целое с основанием. Устройство изготавливают из термобиметаллнчоского листового материала и перед регулировкой ИТП вводят в зацепление с фиксатором.

11ри регулировке устройства его нагревают до температуры ниже заданной допустимой температуры контактного соединения па величину технологического допуска. Бели ИТП выходит из зацепления с фиксатором, то се регулируют так, чтобы она оставалась в положении зацепления. Затем устройство нагревают до температуры выше заданной допустимой температуры контактного соединения на величину т технологического допуска.

Бели ИТП не выходит из зацепления с фиксатором, то се, как и в предыдущей операции, регулируют так, чтобы она не оставалась в положении зацепления. В отрегулированном виде устройство поставляют на монтаж, При необходимости оперативной переустановки порогов диагностирования 45 регулировку порогов срабатывания устройства производят и в эксплуатационных условиях изменением взаимного положения фиксатора и конца ИТП углами их отгиба в пределах пластической деформации,

В рабочем положении, до момента перегрева контактного соединения сверх ж допустимого предела, при котором устройство переводится в аварийное состоя! гис. ИТП находится в зацеплении е фиксатором, что регистрируют при визуальной диагностике как рабочее устойчивое положение устройства, характеризующее состояние контакта с деталью не требующее обслуживания,

Ли 1491 6Й7 С2

1 ]рн длительной эксплуатации электрооборудования по мере коррозионных процессов, перегрева и ослабления резьбы его контактных соединений конец И'П1 смещается относительно коща фиксатора, а при отключении электрооборудования возвращается в исходное положение. Состояние контактного соединения регистрируют как работоспособное, что свидетельствует о его исправности и отсутствии необходимости подтягивания резьбы.

1 ]рн дальнейшей эксплуатации устройства натят резьбы контактного соединения ослабевает сверх допустимой нормы и происходит перегрев клеммы с токоведущим ю наконечником. ИЩ деформируется с изгибом в сторону пассивного слоя настолько, что сс конец выходит из зацепления с фиксатором. Такое состоя!гис регистрируют как аварийное. Восстановление исходного рабочего положения устройства осуществляют заведением конца ИПI в зацепление с фиксатором.

11оложителы1ьгй эффект от использования изобретения обусловлен снижением 13 суммарных затрат на мероприятия по обеспечению пожаробезо паси ости судового электрооборудования, работающего в условиях воздействия вибрационных и ударных нагрузок. Эффект обусловлен простотой изготовлен и я устройства диагностики. обесп спивающей возможность его массового производства штамповкой из листа, и 20 удобством эксплуатации,

1 ]редлагаемое высокотехнологичное в изготовлении и обслуживании устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущим наконечником обеспечивает повышенную устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам, что выгодно отличает его от прототипа.

25

Формула изобретения

]. Устройство для диагностики ослабления затяжки резьбового контактного соединения с токоведущим наконечником, содержащее основание и индикаторную ю термобиметаллическую пластину с активным и пассивным слоями, одним концом находящуюся в зацеплении с фиксатором и взаимодействующую через тепловой и механический контакт с контактным соединением, отличающееся тем, что основание выполнено из термобиметаллического листового материала в виде шайбы резьбового контактного соединения с лепестком, расположенным вдоль токоведущего 35 наконечника, прилегающим к нему по его контуру и скрепленным с ним хомутом охватывающим наконечник, причем один из элементов пары «индикаторная термобиметаллическая пластина - фиксатор» выполнен в виде полосоо бра зной вырубки в основании, пассивным слоем наружу, а другой - как продолжение лепестка, „ образующего основание, выгнутого в пределах пластической деформации.

2. Устройство по п. I. отличающееся тем. что. по меньшей мере, один из элементов пары «индикаторная термо биметаллическая пластана - фиксатор» выполнен рифленым.

3. Устройство поп I, отличающееся тем, что хомут выполнен в виде пары

43 поперечных лепестков, выполненных из термо биметаллического листового материала как одно целое с основанием, охватывающих токоведущий наконечник и сцепленных своими концами.

RU Í4916S7 C2

Фиг.4

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

сч О

о

■с* (£> О О)

сч

а:

(Щ ^(11)

2 493 640 3 С2

(51) МИК

но/я то (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22) Заявка: 2011141143/07, 11.10.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 11.10.2011

I ]риорнтет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 11.10.2011

(43) Дата публикации заявки: 27.04.2013 Бюл. № 23

(45) Опубликовано: 20.09.2013 Бюл. № 26

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: 5Ц 180394В А1, 23.03.1993. 5и 1354293 А1, 23.11.1987. ТШ 2264682 С1,20.11.2005. ЦБ 2005227526 А1,13.10.2005.

Адрес для переписки:

196158, Санкт-Петербург, Московское ш., 44, ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова", Группа правового обеспечения интеллектуальной собственности

(72) Автор(ы):

Горшков Александр Иванович (ГШ), Гренчук Андрей Михайлович (1Ш), Свядощ Евгений Александрович (1411), Копченов Владимир Павлович (КЩ Вишневский Александр Михайлович (1Ш), Богданов Сергей Сергеевич {1Ш); Груздев Владимир Викторович |1Ш), Земский Константин Валерианович (1?и)

(73) ] 1агентообладагель(и):

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНН РОМ ТОРГ РОССИИ) (1Ш)

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСЛАБЛЕНИЯ ЗАТЯЖКИ ГАЙКИ РЕЗЬБОВОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТОКОВЕДУ1ЦИХ ШИН

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам контроля электрических контактных соединений и может быть использовано для их эксплуатационной диагностики. Устройство дтя диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения

гоковедущих шин содержи; основание и индикаторную термобиметаллическую пластину (И III) с активным и пассивным слоями, находящуюся в тепловом контакте с контактным соединением, один конец которой жестко закреплен на основании, а противоположный конец со стороны ее пассивного слоя - в зацеплении с закрепленным на этом основании упором. Основание

выполнено на геле гайки резьбового контактного соединения в виде

цилиндрической проточки, образованной со стороны свободного конца гайки. ИТ11 выполнена в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки. Технический результат - повышение технологичности изготовления и производительности обслуживания устройства за счет упрощения его монтажа и регулировки, а также более четкой визуальной регистрации его состояния. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

73 С

го

(О

из

ОТ О

О ю

Изобретение относится к основным элементам электричеекого оборудования -соединительным устройствам, а именно - к средствам контроля электрических контактных соединений и может быть использовано для их эксплуатационной диагностики.

Известно устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбовою контактного соединения, содержащее токопроводящий элемент, подключенный к токоведущим шинам, охватывающий резьбу диагностируемого контактного соединения, а также взаимодействующую с этим элементом через магнитное поле ¡о мембраны из ферромагнитного материала, расположенную -перпендикулярно оси резьбы э тою соединения (авт.св. СССР №1354293 НОШ 4/00, 1985 г.).

Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в отсутствии возможное! и регистрации перегревов во время эксплуатации электрооборудования. Этот недостаток обусловлен тем, что индикацию перегрева контактного соединения

/5

производят только при прохождении тока.

Наиболее близким предполагаемому изобретению по технической сущности является устройство для диаг ностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения, содержащее основание, индикаторную 20 термобиметаплическую пластину (ИТП) с активным и пассивным слоями,

находящуюся в лиловом контакте с контактным соединением, один конец которой жестко закреплен на основании, а противоположный конец, со стороны, ее пассивного СЛОЯ - в зацеплении с закрепленным на этом основании упором (авт.ев. СССР №1803948, HOIR4/00,1990 г.)- прототип.

В отличие от аналога это устройство позволяет при проведении регламентных работ диагностировать наличие перегрева контактного соединения. Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в низкой технологичности изготовления и сложности обслуживания. м Низкая технологичность изготовлен ил обусловлена тем, что подстройка порога диагностирования при регулировке устройства, г.е. установка величины смещения конца ИТП до выхода из зацепления при достижении заданной температуры, должна производит ься с жесткими допусками. Их определяют длиной рабочего хода конца упругой термобиметаллической пластины, размер которой ограничен - не более 35 половины диаметра резьбы шпильки.

Этим же обусловлена и сложность визуальной регистрации состояния устройства. Малые, предельно возможные габариты ИТП, ограниченные диамет рами резьбы типовых контактных соединений, обуславливают малый размер рабочего хода 40 выходящего из зацепления ее конца. Это не обеспечивает четкую визуальную

различимость рабочего и аварийного состояний контактного соединения, особенно размещенного в глубине полости электрооборудования на значительном расстоянии от лицевой поверхности.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение технолог ичности 45 изготовления устройства за счет упрощения его регулировки и повышение производительности обслуживания за счет упрощения монтажа и более четкой визуальной регистрации его состояния.

Это достигается тем, что в устройстве основание выполнено на теле гайки „ резьбового кон такт ною соединения в виде цилиндрической проточки, образованной со стороны свободного конца гайки. И 111 - в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки.

Упор выполнен в виде теплоизолированной от основания дополнительной гермобиметалпической пластины, изогнутой в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки. Упор и И I II закреплены на основании регулируемыми механическими креплениями.

Основание изг отовлено в виде наружной продольной цилиндрической проточки на гайке кон гак 1 ною соединенна, а ИТ11 - в форме доли витка плоской спиральной пружины, вместе с упором закрепленным пассивным слоем наружу на поверхности ю проточки с ее огибанием в i абаршах периметра гайки, и позволяю! улучши i ь технологичность изготовления устройства и ynpocihi ь ею обслуживание.

I [овышение технологичности изготовления устройства обусловлено тем, что подстройка порога диагностирования, i .e. величины смещения конца ИТП до выхода из зацепления при достижении заданной гемпературы, производя ] с менее жесткими

15 е

допусками, определяемыми увеличенной длиной рабочего хода конца упругой гермобиметалпической пластины, введенной в зацепление с упором на гайке. За счет эффективного использования монтажной зоны гайки. ИТП имеет длину, не менее чем в 3-^5 раз превышающую предельно возможную длину ИТП по сравнению с 20 прототипом. 11 о этом у рабочий ход ее конца может быть соответственно увеличен, что делает регулировку не столь прецизионной операцией н обеспечивает удобст во ее выполнения.

Этим обусловлено и упрощение обслуживания, так как зацепление с упором на гайке конца ИТП большей длины при увеличенном рабочем ходе ее конца требует 25 значительно меньшую точность при ее заводке в зацепление. Кроме юго, это

упрощается за счет возможности его выполнения и на снятой гайке, используемой в качестве основании, вне полости электрооборудования, с последующим ее навинчиванием и затягиванием контактного соединения. j0 Указанное исполнение ИТ! [ обуславливает возможность при значительном (но сравнению с прототипом) увеличении ее размера, a соот ветсгвенно, и чувствительности,- размещать ее в габаритах перимет ра гайки. Эт им обеспечивается и удобство использования инсгрумента для обслуживания контактного соединения в труднодоступных местах и упрощение визуальной регистрации состояния устройства.

Форма ИТП обеспечивает увеличенный размер рабочего хода при выходе ее конца из зацепления. Это обеспечивает чет кую различимость рабочего и аварийного состояний контакт ною соединения в глубине полости электрооборудования, на значительном расстоянии от его лицевой поверхности, в которой производят 40 наблюдение.

Сущность изобретения пояснено на Фш. 1-^Фит .4:

- резьбовое контактное соединение с устройством диагностики с фиксированным упором (беи дополнительной терм об им e ra лчи ческой пластины), в рабочем состоянии -Фш. I;

45 - го же. в аварийном состоянии - Фиг.2;

- резьбовое контакт ное соединение с устройством диагностики с упором, выполненным в виде дополнительной гермобиметаллической пластиной, в рабочем состоянии - Фит .3;

т - то же, в аварийном сост оянии - Фиг.4.

Устройство для диагностики ослаб ления затяжки гайки резьбового контактного соединения токоведущих шин I шпилькой (болтом) 2 и гайкой 3 содержит основание 4 и ИТП 5-Фиг. 1.

Основание выполнено на теле гайки в виде цилиндрической проточки 6. образованной со стороны ее свободного конца.

J 111 [ имеет' активный с лой 7 из и пассивный слой 8 металла с относите льно большим и меньшим коэффициентами температурного расширения. И П [ находится в тепловом конт акте с резьбовым контактным соединением токоведущих шин. выполнена в форме доли витка плоской спиральной пружины и расположена на основании с огибанием ею цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки. 11ри этом один конец ИТ11 закреплен на основании, а ю прот ивоположный, со стороны ее пассивного слоя, находит ся в зацеплении с упором 9 (Фиг.1) с возможностью выхода из зацепления (Фиг.2).

Длину участка зацепления определяют потенциальным смещением конца И [11 от ее деформации, обусловленной разностью коэффициентов температурного расширения мет аллов активного и пассивного слоев при предельно допустимой температуре

is

нагрева.

Л ТП сжата в пределах упругой деформации из положения, в котором ее зацепляемый за упор край выходит за габариты периметра л айки,

Упор выполнен в виде дополнительной (компенсирующей) термобиметаллической 20 пласт ины с активным 10 и пассивным II слоями, теплоизолированной от основания теплоизолирующей прокладкой 12 и изогнутой в форме доли витка плоской Спиральной пружины. Пружина расположена на основании с огибанием ею цилиндрической поверхности активным слоем наружу в габаритах периметра гайки (Фиг.З) с возможностью выхода ИТП из зацепления (Фиг.4).

И Г1 [ и упор закреплены на основании регулируемыми механическими креплениями 13 и 14. Это регулирование осуществляют за счет паза в дополнит ельной термобимет аллической пластине, образующей упор.

11ри изготовлении устройства ИТП закрепляют на боковой поверхности м цилиндрической проточки и ее конец вводят в зацепление с концом упора. Устройство нагревают до температуры ниже предельно допустимой т емперат уры контактного соединения на величину технологического допуска.

Если ИТП выходит из зацепления с упором (Фиг.2 и Фш .4). го ее регулируют, чтобы она оставалась при этой температуре в положении зацепления. В зависимости J1 от конструктивного варианта устройства эту операцию осуществляют переустановкой ИТ1 [ или упора в ослабленном на время регулировки креплении, или ее перегибом на части длины в пределах, превосходящих зону упругой деформации. Затем устройство нагревают до температуры выше допустимой температуры контактного соединения 40 на величину т ехнологического допуска.

Если И J 11 не выходит из зацепления с упором, то ее. как и в предыдущей операции, регулируют гак, чтобы она не оставалась в положении зацепления. В отрегулированном виде устройство поставляют на монтаж.

В случае необходимости оперативной переустановки порогов peai ирования эту 45 регулировку срабатывания устройства производят и в эксплуатационных условиях смещением положения ИТП относительно упора или перегибом на участке ее длины сверх пределов упругой деформации.

В собранном виде основание с ИТ11. заведенной в зацепление с упором, мои тируют w на диагностируемом контактном соединении токоведущих шин электрооборудования.

До момента перегрева контактного соединения сверх допустимого предела И Г11 находился в зацеплении с упором, что регистрируют при визуальной диагностике как рабочее положение устройства, характ еризующее состояние контакта этих

гоковедутцих шин, не требующее подтягивания резьбы.

11ри длительной эксплуатации электрооборудования с диа!нормируемым контактным соединением, по мере ослабления его резьбы и. соответственно, перегрева контакта токоведухцих шин, конец ИТП смещается к краю упора, а при отключении электрооборудования возвращается а исходное положение. Визуальный осмотр электрооборудования позволяет свидетельствовать об исправности контактного соединения и отсутствии необходимости его подии ивания.

11ри дальнейшей эксплуатации контактног о соединения после ослабления ею ¡о резьбы сверх допустимой нормы и перегрева контак та токоведущих шин ИТП может деформироваться настолько, что ее конец выходит из зацепления с упором. В таком случае визуальный осмотр pet исгрирует аварийное состояние.

Дополнительная термобиметаллическая пластина, находящаяся в тепловом контакте с окружающей средой, при изменении температуры среды деформируется в !5 направлении, противоположном направлению температурной деформации ИТ11 и, препятствуя выходу ее конца из зацепления, компенсирует влияние окружающей среды на величину порога срабатывания устройства.

Для варианта устройства с упором, выполненным в виде дополнительной

20 гермобиметаллической пластины, угол охвата поверхности проточки ИТП не превосходит 90е, что обеспечивает ею устойчивое компенсирующее воздействие при изменении температуры окружающей среды. Для этого варианта устройства при увеличении угла охвата поверхности проточки ИТП свыше 90° указанный эффект резко снижен и при J 80° он спадает практически до нуля. Но, для варианта с жестким

21 упором, угол охвата поверхности прот очки ИТП, порядка 180°. является допустимым, так как обеспечивает стабильное выскальзывание этой пластины из зацепления с упором.

Восстановление исходного рабочего положения устройства осуществляю ! j0 заведением ИТП в зацепление с упором. I [осле этого устройство готово к функционированию по аналогичной последовательное! и действий.

11ри подтягивании резьбы ИТП, заведенная в зацепление с упором, не препятствует подводу инструмента с любой стороны - как с торца, так и сбоку.

I [оложительный эффект от повышения производительности процесса диагностики 3S и упрощения регулировки устройства при его изготовлении, а также упрощения монтажа и повышения производительности процесса его обслуживания, обусловлен легкостью визуального контроля состояния электрического контактного соединения и простотой процесса приведения устройства в рабочее положение после выполнения 40 регламентных работ. Это приводит к снижению суммарных затрат на мероприятия для обеспечения пожаре-безопасности силового электрооборудования, а следовательно, и объектов, на которых оно функционирует .

I [редлагаемое устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения обеспечивает улучшение технологичности ег о изготовления, 4S а также повышение производительности обслуживания за счет упрощения монтажа, что выгодно отличает его от прототипа.

Формула изобретения

I. Устройство для диагностики ослабления затяжки т айки резьбового контактного соединения гоковедущих шин, содержащее основание, индикаторную термобичеталлическую пластину с активным и пассивным слоями, находящуюся в тепловом контакте с контактным соединением, один конец которой жестко закреплен

ЯЦ 2 493 54(1 С2

на основании, а противоположный, со стороны ее пассивного слоя, находится в зацеплении с закрепленным на основании упором, отличающееся тем, что основание выполнено на теле гайки резьбового контактного соединения в виде цилиндрической прогочки, образованной со стороны свободного конца гайки, а индикат орная термобимегаллическая пластина выполнена в форме доли вит ка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки.

2. Устройство но п.1} отличающееся тем, что упор выполнен в виде

ю теплоизолированной 01 основания дополнительной термобиметаллической пластины изогнутой в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра 1 айки.

3. Устройство по 11.1, отличающееся тем, что упор закреплен на основании

15

регулируемым механическим креплением.

4. Устройство по 11.1. отличающееся тем, что индикаторная термобиметаллическая пластина закреплена на основании регулируемым механическим креплением.

Фиг, 1

Фиг. 4

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19}

ÍN

О

I--

<£>

ifl

ÍM Ю

CN =>

ОС

RU

cid

2 527 567 l3) С2

(51) МПК нот 4/зо

G01K 7/22

f2CX>fí.t)0 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА 110 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ