Импульсное тепловое тестирование жидкости как метод обнаружения летучих примесей в маслах энергетического оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Шангин, Виктор Владимирович

• Шангин, Виктор Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шангин, Виктор Владимирович

Содержание

Содержание

Введение

1. Изучение термоустойчивости масел при импульсном тепловыделении

1.1. Понятие о не вполне устойчивых состояниях вещества

1.2. Теплообмен при кипении эмульсий с низкокипящей дисперсной фазой

1.3. Опыты по импульсному нагреву масел

1.3.1. Метод управляемого импульсного нагрева

1.3.2. Результаты изучения термоустойчивости масел при импульсном тепловыделении

1.4. Постановка задачи исследования

2. Метод и устройство мониторинга летучих примесей в маслах

2.1. Выбор подхода к исследованию

2.2. Метод измерений. Теплофизический аспект

2.3. Устройство импульсного теплового тестирования жидкостей

3. Лабораторное применение устройства, методика обнаружения летучих примесей

3.1. Подготовка образцов

3.2. Подготовка и калибровка зонда

3.3. Подготовка устройства, формирование методики применения

3.4. Погрешности измерений

4. Результаты испытаний устройства на действующем оборудовании

4.1. Методические детали

4.2. Метод отбора проб масла

4.3. Метод непрерывного контроля маслосистемы турбоагрегата

4.4. Рекомендации к применению устройства экспресс-контроля

Заключение

Список обозначений

Приложения.

П1. Методы контроля влагосодержания в маслах

П2. Механизмы загрязнения масел (Влияние типичных примесей на

эксплуатационные характеристики масел),,

ПЗ. Методика стабилизации температуры импульсно нагретого проволочного зонда

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Импульсное тепловое тестирование жидкости как метод обнаружения летучих примесей в маслах энергетического оборудования»

Введение

Свойства масла при повышенных температурах существенно определяют надежность и долговечность тепло- и электросилового оборудования. Известная проблема связана с изменением состава масла (и, как следствие, его свойств) как в теплотехнических процессах, так и в процессах транспортировки, хранения и регенерации масла. Укажем, для примера, на гигроскопичность синтетических масел для холодильной техники, аэрацию и пропаривание масла при работе турбоагрегатов тепловых электростанций, образование агрессивных кислот в обводненном масле, терморазрушение углеводородных компонентов в термически напряженных циклах. Загрязнение масла летучими примесями, наиболее опасной из которых считается влага [1], вызывает непропорционально сильное снижение эксплуатационных характеристик масла, в первую очередь, его кратковременной термоустойчивости1. Задержка с принятием мер в таких условиях может приводить к отказу техники [2], что подтверждается данными обзоров повреждаемости оборудования по электростанциям России.

В этой связи, востребована разработка взаимодополняющих методов быстрого обнаружения летучих примесей в маслах, объединяемых в единую систему мониторинга технологической схемы. Актуальность данной тематики обусловлена широким применением оборудования, отработавшего назначенный срок службы [3]. Например, в КТЦ-1 Среднеуральской ГРЭС в строю находятся турбоагрегаты 30-х годов выпуска. (Безотносительно темы нашего исследования, этот факт делает честь коллективу цеха и станции). Если не предпринять экстренных мер по организации диагностики стареющего оборудования и жесткого надзора за выполнением требований по его контролю, предприятия

1 Под термином «кратковременная термоустойчивость» (для краткости, далее по тексту -просто «термоустойчивость») будем понимать факт сохранения сплошности вещества при заданных параметрах импульсного тепловыделения.

электроэнергетики могут понести существенный ущерб [4]. Важно, чтобы метод «откликался» на летучие примеси любой природы. При развитии аварийной ситуации, обусловленной летучими примесями (например, срыв гидродинамического клина вследствие снижения термоустойчивости масла), их химический состав значения уже не имеет.

Подтверждением этих суждений явилось неформальное обращение к нам руководства теплотехнической службы ОАО «Свердловэнерго» с предложением проанализировать перспективу разработки косвенного метода обнаружения летучих примесей в маслосистеме турбоагрегатов и устройства для его осуществления. Постановка задачи предусматривала обеспечение чувствительности отслеживаемого параметра к содержанию влаги в масле в диапазоне 10-450 граммов примеси на тонну масла и возможности применения устройства «на месте».

Для решения задачи уместно применение косвенных методов контроля содержания влаги в маслах, см. Приложение 1. Косвенные методы отслеживают некоторый физический параметр среды (температуру фазового перехода, диэлектрическую проницаемость, скорость ультразвука), изменяющийся известным образом при изменении влагосодержания. Эти методы могут работать достаточно быстро, но они ненадежны в области малого влагосодержания и не вполне пригодны для организации непрерывного контроля в критичных точках маслосистемы, например, на сливах масла из подшипников. Такие установки «не настроены» на летучие примеси другой природы - растворенные газы, продукты терморазрушения, кислоты, образующиеся в результате обводнения и пропаривания масла.

Данные обстоятельства послужили мотивацией для разработки нового метода контроля. Метод состоит в анализе отклика на кратковременное (~ 10"3 с)

О о

мощное тепловое воздействие на малый объем (~ 10" мм ) образца. При выборе подхода были учтены результаты экспериментального изучения явления достижимого перегрева [5] систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов (растворов с верхней и/или нижней критической температурой

растворения, эмульсий, газонасыщенных и многокомпонентных жидкостей, растворов полимеров) и сопровождающего это явление спонтанного вскипания вещества в процессах импульсного нагрева проволочного зонда - термометра сопротивления [6-18]. Высокая интенсивность и воспроизводимость процесса релаксации сильно перегретой системы послужили физической основой разработки искомого метода. Технологическую основу удалось построить благодаря удачному выбору теплового режима зонда, отвечающего поставленной задаче. Практическую основу обеспечили доступность требуемой элементной базы и опыт экспериментальной работы с ней [10-15]. Метод является относительным. Его суть состоит в сопоставлении термоустойчивости масла в заданной точке агрегата и «эталонного» образца масла при избранном тепловом режиме зонда.

Предметом данного исследования является теплообмен в системе "нагреватель-зонд, погруженный в изучаемое вещество", в условиях заданного импульсного тепловыделения применительно к задаче быстрой оценки кратковременной термоустойчивости многокомпонентных сред в зависимости от состава среды, температуры и длительности воздействия.

Объектами исследования служили технические образцы масел, применяемых в агрегатах СУГРЭС и в трансформаторах (110 кВ и выше) Свердловской области, а также образцы масел, специально насыщенные водяным паром или паром двуокиси углерода.

Цель работы состояла в исследовании термоустойчивости технических масел в зависимости от их состава, температуры и длительности воздействия и в разработке основ импульсного метода сопоставления термоустойчивости масел применительно к задаче быстрого обнаружения летучих примесей в маслах теплоэнергетического оборудования. Требования к методу включают быстродействие, чувствительность к малому содержанию летучих примесей вне зависимости от природы примеси 0,001 % по воде), незначительность

методически вносимого возмущения; требования к устройству включают технологическую совместимость, автономность и удобство его применения.

Научная новизна:

1. Выяснены температурно-временные условия нарушения термоустойчивости масел, импульсно нагреваемых до заданного значения температуры.

2. В опытах по импульсному нагреву масел в различных условиях тепловыделения найден режим нагрева, обеспечивающий сильный и воспроизводимый сигнал-отклик на появление в исходно чистой системе летучей

о

примеси, в том числе, следов влаги (на уровне 10" % для воды). Большой масштаб полезного сигнала, превышающий уровень шумов на порядок величины, создал предпосылки надежной работы разработанного устройства непосредственно в условиях производства.

3. Получена новая информация о влиянии малых добавок влаги, имплантируемых в масло из паровой фазы, па термоустойчивость масел в актуальной для энергетики области концентраций.

4. Разработан метод обнаружения летучих примесей в маслах с характерным временем измерения 10" с, основанный на соотнесении измеряемых данных по интенсивности теплообмена и термоустойчивости масел с массивом калибровочных значений.

Достоверность результатов обеспечивается: опорой методики на строго доказанные выводы теории перегретого состояния вещества, положения которой нашли применение в работе [5, 6]; проверкой методики на различных объектах; сопоставлением результатов контрольных опытов, проведенных соискателем, с результатами стандартных лабораторных испытаний (на сертифицированном оборудовании), рекомендованных к применению в диагностических лабораториях предприятий энергетики; использованием для оценки погрешностей измерения электрических величин приборов внесенных в Государственный реестр средств измерений; сопоставлением результатов контрольных измерений с результатами других авторов [11, 12]; обсуждением результатов диссертации на конференциях,

получением рецензий от ведущих специалистов, использованием методики в практике с оценкой надежности результатов [10, 16].

Практическая ценность работы обусловлена недостаточной изученностью взаимосвязи состава масла с его термоустойчивостыо в условиях локальных термоударов, характерных для теплоэнергетических процессов. Разработанный метод состоит в сопоставлении термоустойчивости масел в избранном режиме импульсного нагрева. Наряду с самоценностью данных по термоустойчивости масел [19], метод направлен на обеспечение экспресс-контроля летучих примесей в критичных точках маслосистемы. Речь не идет только о количественном измерении содержания примеси. Эта задача может быть решена различными способами, см. раздел П2. Метод предоставляет прямую оценку опасности текущего содержания летучих примесей и формы их существования (известно, что вода в масле может существовать в различных формах [1]) для «термического пробоя» масла, то есть, внезапного нарушения его сплошности.

Разработанное устройство, в соответствии с системой практических рекомендаций, может оказаться полезным как на стадиях производства, хранения, транспортировки продукции, так и на стадиях заправки агрегата (входной контроль) и его эксплуатации (текущий контроль). Автор защищает:

• методику импульсного теплового тестирования термоустойчивости масел;

• результаты исследования кратковременной термоустойчивости масел в условиях импульсного тепловыделения;

• метод обнаружения летучих примесей, растворенных в маслах, основанный на соотнесении измеряемых данных по интенсивности теплообмена и термоустойчивости масел с массивом калибровочных значений;

• рекомендации по практическому применению разработанного метода и устройства на примере теплотехнического оборудования СУГРЭС.

Личный вклад автора. Все представленные в работе результаты, от разработки методики измерений, создания испытательного стенда, проведения калибровочных измерений и измерений на действующем оборудовании,

обработки результатов опытов, модернизации устройства и разработки методики его применения, подготовки основных публикаций до адаптации устройства к работе в условиях электростанции, получены лично автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на III международной научно-практической конференции (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2007 г.) «Актуальные проблемы энергетики», 6-й (2007 г.) и 7-й (2010 г.) международной теплофизической школе (Тамбов, ТГТУ), «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством», международной конференции «Связь-Пром 2008» (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2008 г.), II (2008 г.), III (2009 г.) и IV (2011 г.) Всероссийских конференциях «Безопасность критичных инфраструктур и территорий» (Екатеринбург, УрО РАН), I и II конференциях «Наноматериалы и технологии» (Улан-Удэ, БГУ), международных конференциях «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ» (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2010 и 2012 г.), XIII Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (РКТС-13, Новосибирск, 2011 г.), 18th Symposium on thermophysical properties (Boulder, CO, USA, 2012), VIII Всероссийском семинаре ВУЗов по теплофизике и энергетике (Екатеринбург, УрФУ, 2013 г.).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 17 работах, включая 5 работ в рекомендованных ВАК изданиях, 12 статей и тезисов доклада в сборниках научных трудов и материалов конференций.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы. В первой главе даны сведения о перегретом [5] и термонеустойчивом [20] состояниях жидкости, введено понятие ее достижимого перегрева в процессах импульсного тепловыделения. Обсуждены известные данные по теплообмену при кипении эмульсий вода/масло в стационарном режиме. Представлены наши результаты изучения термоустойчивости методиками импульсного нагрева. Обсуждены возможности

этих методик применительно к построению метода быстрого обнаружения летучих примесей. Глава завершается постановкой задачи.

Во второй главе обоснован выбор теплового режима зонда. Описан метод количественной оценки термоустойчивости вещества, в соответствие которой ставится содержание летучих примесей в масле. Представлена блок-схема и принцип действия устройства косвенного контроля на дискретных элементах. Приведены характерные режимы нагрева зонда и отклика системы. Дано понятие о программируемом устройстве автономного контроля летучих примесей и основных режимах его работы.

В третьей главе представлены методика измерений и результаты лабораторного применения устройства. Описана схема подготовки образцов для калибровочных измерений. Приведен анализ погрешностей измерений.

В четвертой главе обсуждены результаты испытаний устройства на действующем оборудовании и этапы совершенствования конструкции его узлов. Представлена выборка результатов испытаний в режиме отбора проб и в режиме непрерывного контроля. Показана применимость устройства «на месте».

В заключении обобщены результаты испытания разработанного метода и устройства, подведены итоги работы по применению автономного устройства в технологической линии. Намечены практические шаги по развитию метода экспериментального изучения термоустойчивости веществ.

Для удобства работы читателя с оригинальным текстом диссертация снабжена тремя приложениями. Приложения составлены по литературным данным с учетом опыта работы автора в лаборатории физико-химического контроля качества масел. В них рассмотрены типичные источники загрязнения масел летучими примесями, влияние примесей па технические условия работающего оборудования на примере трансформаторных и турбинных масел. Приведен обзор наиболее значимых методов контроля качества масла. Изложена методика стабилизации температуры импульсно нагреваемого зонда, на базе которой построено изучение термической устойчивости масел.

Работа выполнена при взаимодействии со специалистами службы наладки теплотехнического оборудования филиала ОАО "ТГК-9" «Инженерно-технический центр Свердловской области» и лаборатории физико-химического контроля качества масел ОАО «Свердловэлектроремонт».

Работа выполнена в рамках проекта РФФИ-Урал «Исследование теплофизических свойств многокомпонентных жидкостей применительно к рабочим телам энергетического оборудования Свердловской области» (№ 07-08-96048) и проекта ориентированных фундаментальных исследований УрО РАН (№ 12-2-1011 -АРКТИКА).

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю Павлу Владимировичу Скрипову и научному консультанту Александру Алексеевичу Старостину. Автор благодарен своим товарищам по работе Волосникову Дмитрию Владимировичу и Решетникову Александру Васильевичу за помощь в проведении экспериментальной и испытательной работы и в обсуждении результатов, Коршунову Игорю Георгиевичу и Исмагилову Раифу Габдуллахатовичу - за поддержку и дружеское участие.

Проведение этой работы было бы крайне затруднительно без помощи начальника КТЦ-1 СУГРЭС Бухмана Вадима Георгиевича и сотрудников службы наладки теплотехнического оборудования Бухмана Георга Давидовича, Демина Владимира Аркадьевича, Мурманского Бориса Ефимовича, коллектива лаборатории физико-химического контроля качества масел ОАО «Свердловэлектроремонт» во главе с Хайбуллиным Юрием Гарифовичем.

1. Изучение термоустойчивости масел при импульсном тепловыделении

Под термином «термоустойчивость» вещества обычно понимается стойкость его молекул к химическому разложению под действием энергии теплового движения [21]. Традиционные методы выяснения термоустойчивости представляют собой весьма продолжительную процедуру. Например, продолжительность испытания турбинного масла составляет 24 часа [22]. В постановку нашей задачи вовлечена та часть этого общего понятая, которая определяет «выживаемость» системы в заданных условиях мощного тепловыделения. Введем качественную и количественную характеристику кратковременной термоустойчивости. Факт нарушения сплошности системы (прежде всего, за счет спонтанного вскипания масла) будем считать за признак нарушения ее термоустойчивости, а под ее количественной характеристикой будем понимать время жизни системы при заданной температуре до момента вскипания.

Объектом исследования служили технические образцы масел, применяемых в турбоагрегатах СУГРЭС и в трансформаторах (110 кВ и выше) Свердловской области, а также образцы масел, специально насыщенные водой или двуокисью углерода из паровой фазы. Большинство опытов было проведено с турбинным маслом марки Тп-22С и трансформаторным маслом марки ГК. Отдельные опыты, с целью сопоставления результатов, были проведены с индустриальным маслом (И-20, И-40) и с компрессорным маслом МС-20.

Глава структурирована следующим образом. Сначала даны сведения о перегретом и термонеустойчивом состояниях жидкости, введено понятие ее достижимого перегрева в процессах импульсного тепловыделения. Обсуждены известные опыты по теплообмену при кипении эмульсий типа «вода в масле». Представлены результаты изучения термоустойчивости и теплового эффекта, сопровождающего спонтанное вскипание чистых и обводненных масел, различными методиками импульсного нагрева. Обсуждены возможности этих

методик применительно к построению метода быстрого обнаружения летучих примесей. Глава завершается постановкой задачи.

1.1. Понятие о не вполне устойчивых состояниях вещества

Под не вполне устойчивыми состояниями вещества будем понимать состояния с температурой, превышающей температуру равновесия жидкость-пар Т5 для данного значения давления р (перегретая жидкость), температуру начала терморазрушения вещества в квазистатическом процессе Т& (термонеустойчивая жидкость) и/или температуру равновесия жидкость-жидкость раствора с ограниченной совместимостью компонентов (пересыщенная жидкость). Жидкости в таких состояниях обладают вполне определенными теплофизическими свойствами. Эти свойства могут быть измерены в опыте, см. работы [5-13, 20, 23-25] и библиографию в них. Наиболее разработанными являются методы измерения плотности жидкости в перегретом состоянии [25, 34]. В виду трудностей постановки опытов с перегретыми и термонеустойчивыми жидкостями, их свойства остаются недостаточно изученными.

Перегретая (растянутая [5]) жидкость получается при переходе через линию равновесия Т5(р) без вскипания. Траектория перехода, в общем случае, может быть любой. В опытах по импульсному нагреву зонда этот переход осуществляется по изобаре, см. рисунок 1.1. Температура, отвечающая моменту спонтанного вскипания нагреваемой жидкости, называется температурой ее достижимого перегрева Т*(р) в заданных условиях опыта У-(схр, где V есть объем перегретого образца, ?ехр - время наблюдения перегретого состояния, включающее продолжительность его подготовки и продолжительность собственно измерения свойств перегретой жидкости. При постановке опыта необходимо стремиться к уменьшению произведения К-/Схр-

Ключевым временным масштабом при описании явления перегрева служит время жизни перегретой системы. Спонтанное вскипание представляет собой

активационный процесс и является, по сути, случайным событием. В этой связи, принято рассчитывать среднее значение времени жизни, свойственное данному состоянию, по массиву опытных данных [24, 25].

Рис. 1.1. Фазовая диаграмма жидкость - пар вещества (р > 0). Стрелками показаны характерные пути перевода жидкости из исходного (абсолютно устойчивого) состояния в область

перегретых состояний жидкости.

Подобный массив данных удобно получать в опытах с пузырьковой камерой. Пузырьковая камера представляет собой устройство, в котором исследуемая жидкость, находящаяся в термостатируемом стеклянном капилляре, переводится в перегретое состояние посредством сброса давления до заданного значения [24, 25], см. линию 4 на рисунке 1.1. Во время опыта измеряются температура, давление и продолжительность пребывания жидкости в перегретом состоянии. Момент вскипания в установившихся Т, р — условиях автоматически определялся по косвенному признаку. Характерный вид среднего времени жизни жидкости в зависимости от степени ее перегрева при заданном давлении представлен в полулогарифмических координатах на рисунке 1.2. Каждой паре значений Т, р отвечает свое значение среднего времени жизни. Видно, что начиная с некоторой величины перегрева (Т - Т5) искомая зависимость приобретает существенную крутизну и становится индивидуальной

го а

го а. 0) с

2

ф

Давление

характеристикой жидкости. Этот факт был принят во внимание при решении поставленной задачи.

Рис. 1.2. Зависимость среднего времени жизни н-гексана от температуры при атмосферном давлении (точки) в опытах с чистой пузырьковой камерой. Ts(p = 0,1 МРа) = 68,7 °С. Данные

предоставлены к.ф.-м.н. A.JI. Гурашкиным.

По аналогии, повышая скорость нагрева зонда в жидкости, см. линию 3 на рисунке. 1.1, удается «отстроиться» от фона готовых центров парообразования и достичь высоких, почти пороговых по температуре, значений Т* [6, 26]. В этом случае генерация пара происходит, в основном, на центрах флуктуационного происхождения. Регистрируемому в опыте сигналу о вскипании присущи сосредоточенность во времени и воспроизводимость по температуре, даже при небольших значениях приведенного давления р/рс. В качестве примера, на рисунке 1.3 приведен результат серии из 15 измерений на гексадекане в режиме постоянной мощности нагрева Р = const [26].

Для случая расплавов полимеров было показано [11, 27], что летучие примеси любой природы снижают значение Т*3 а существенное вторжение по температуре в область термонеустойчивости (Г - Т&) полимера сопровождается усилением зависимости температуры вскипания Т* от продолжительности нагрева до вскипания t*. При обсуждении результатов опытов по импульсному нагреву масел, как многокомпонентных систем, важно учитывать, наряду с

возможностью терморазрушения молекул [11, 27 33], изменение взаимной растворимости компонентов с температурой.

t, тэ

Рис. 1.3. Кривые нагрева зонда в гексадекане при атмосферном давлении,р/рс« 0,07. Режим постоянной мощности. Параметром служит номер импульса в серии. Врезки показывают уровень повторяемости параметров импульса нагрева.

1.2. Теплообмен при кипении эмульсий с низкокипящей дисперсной фазой

В качестве подготовительного этапа к исследованию термоустойчивости масел со сверхмалыми добавками летучих примесей, рассмотрим характерные результаты изучения теплообмена при кипении эмульсий вода/масло.

Образование мелкодисперсной фазы в составе рабочей жидкости часто является результатом негативных изменений в ходе технологического процесса. Источником мелкодисперсной фазы может выступать влага. В результате полярных взаимодействий, при определенной концентрации влага образует в масле ассоциаты, состоящие из небольшого числа «слипшихся» молекул [28]. Далее, при увеличении влагосодержания или при снижении температуры масла могут возникать более крупные дисперсные образования, связанные с

взаимодействием молекул воды (см. раздел П1). Таким образом, получается жидкая смесь масло-вода, где компоненты частично растворимы. Подобная смесь представляет собой эмульсию. Появление эмульсионной воды в энергетических маслах является предпосылкой появления свободной воды, представляющей наибольшую опасность.

Занимаясь вопросом термоустойчивости технических жидкостей, мы понимаем, что «паразитное» эмульгирование, так или иначе, меняет свойства среды, превращая ее в систему с дисперсной фазой. Естественно предположить, что изменяются и теплофизические свойства жидкости (эмульсии), определяющие ее термоустойчивость. С этих позиций рассмотрим особенности теплообмена эмульсии с низкокипящей дисперсной фазой на примере исследований, изложенных в [17, 18, 29]. Наиболее близким к нашей теме является метод, связанный с применением тонкого проволочного нагревателя. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.4.

В качестве нагревателя и термометра сопротивления была использована платиновая проволока диаметром 100 мкм и длиной около 70 мм. Длина проволоки измерялась катетометром с погрешностью, равной ± 0,05 мм, а диаметр измерялся микроскопом-компаратором с погрешностью ± 0,5 мкм.

Мощность, выделяемая на проволоке 3, определяется по значениям тока / и напряжения V. Для повышения точности измерений предусмотрены потенциальные выводы 7 и образцовая катушка сопротивления 8. Величина тока устанавливается с помощью магазина сопротивлений 4, а определяется по падению напряжения на потенциальных выводах катушки 8. Температура проволоки определяется по ее сопротивлению. Проволока помещается в стеклянный цилиндр 2, через который прокачивается исследуемый теплоноситель. В качестве теплоносителя использовали чистые жидкости и эмульсии. В данном случае, теплоносителем было масло ВМ-1С. В исследуемой эмульсии дисперсной фазой служила вода, а дисперсионной средой служило масло ВМ-1С.

1 - термостат И-3, 2 - стеклянный сосуд (цилиндр), 3 - проволочный нагреватель, 4 - магазин сопротивлений Р314, 5 - источник постоянного стабилизированного тока ВС-25, 6 - цифровой

вольтметр Щ300, 7 - потенциальные выводы от нагревателя, 8 - образцовая катушка

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шангин, Виктор Владимирович, 2014 год

Литература

1. Аракелян, В.Г. Диагностика состояния изоляции маслонаполненного электрооборудования по влагосодержанию масла / В.Г. Аракелян // Электротехника. - 2004. - № 3. - С. 23-27.

2. Балашов, A.M. Загрязненность масла как причина разрушения турбоагрегата /

A.M. Балашов // Вести в электроэнергетике. - 2004. - № 4. - С. 44-46.

3. Трухний, А.Д. Основы современной энергетики: Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. Часть 1. Под общей редакцией чл. - корр. РАН Е.В. Аметистова. / А.Д. Трухний, A.A. Макаров, A.B. Клименко // Современная теплоэнергетика. - М.: Издательство МЭИ. 2002. - 368 с.

4. Резинских, В.Ф. Современные проблемы, связанные с обеспечением падежной и безопасной эксплуатации оборудования тепловых электростанций /

B.Ф. Резинских // Надежность и безопасность энергетики. - 2008. - № 1.

5. Скрипов, В.П. Метастабильная жидкость / В.П. Скрипов.- М.: Наука, 1972.312 с.

6. Павлов, П.А. Динамика вскипания сильно перегретых жидкостей /П.А. Павлов.- Свердловск: УрО АН СССР, 1988.

7. Оконишников, Г.Б. Предельный перегрев водных растворов полиоксиэтилена / Г.Б. Оконишников, Н.В. Новиков // Свердловск: УрО РАН СССР - 1989. -

C. 69-73.

8. Скрипов, П.В. Вскипание высокоперегретых газонасыщенных олигомеров / П.В. Скрипов, С.Э. Пучинскис, Н.В. Бессонова // Термодинамика и кинетика фазовых переходов. Екатеринбург: Наука. Урал, отделение. - 1992. - С. 87-94.

9. Новиков, Н.В. Кинетика парообразования при импульсном перегреве растворов с нижней критической точкой расслаивания: дис. канд. физ.- мат. наук: 01.04.14 / Новиков Николай Валентинович.- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994.

10. Старостин, A.A. Разработка средств теплофизических измерений для исследований в области высоких давлений и температур: дис. канд. физ.- мат.

наук: 01.04.01 / Старостин Александр Алексеевич.- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000.

11. S.E. Puchinskis, P.V. Skripov. The Attainable Superheat: From Simple to Polymeric Liquids // Int. J. Thermophys. 2001. V. 22, No. 6. P. 1755-1768.

12. Волосников, Д.В. Экспериментальное исследование теплопереноса в термонеустойчивых жидкостях: дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.14 / Волосников Дмитрий Владимирович.- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002.

13. Скрипов, П.В. Перенос тепла в импульсно перегретых жидкостях / П.В. Скрипов, A.A. Старостин, Д.В. Волосников // Доклады РАН. - 2003. - Т. 390, № 2. -С. 192-195.

14. Шангин, В.В. Влияние микроколичеств влаги на кратковременную термоустойчивость масел / В.В. Шангин, Д.В. Волосников, A.A. Старостин, П.В. Скрипов // Тепловые процессы в технике. - 2013. - Т. 5, №9. - С. 424-432.

15. P.V. Skripov, A.A. Smotritsky, A.A. Starostin, A.V. Shishkin. A Method of controlled pulse heating: Applications // J. Eng. Thermophys. 2007. V. 16, № 3. P. 155-163.

16. Никитин, Е.Д. Методика ГСССД. Методика экспериментального определения критической температуры и критического давления веществ /Е.Д. Никитин, П.А. Павлов // УДК 536. 441 ГСССД МЭ 149 - 2009. - 2010 - С. 32.

17. Буланов, Н.В. Взрывное вскипание диспергированных жидкостей / Н.В. Буланов,- Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2011.

18. Павлов, П.А. Вскипание эмульсии при импульсном разогреве / П.А. Павлов, О.Н. Дерябин // Теплофизика высоких температур. - 1985. - Т. 23, №1. -С. 183-185.

19. Матвеевский, P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов / P.M. Матвеевский.- М.: Наука, 1971.

20. Никитин, Е.Д. Критические свойства термонестабильных веществ: методы измерений, некоторые результаты, корреляции / Е.Д. Никитин // Теплофизика высоких температур. - 1998. - Т. 36, № 2. - С. 322-337.

21. Тагер, А.А. Физикохимия полимеров / А.А. Тагер.- М.: Химия, 1978.

22. ГОСТ 981-75. Масла нефтяные. Метод определения стабильности против окисления. - Министерство энергетики и электрификации СССР, 1975. - 7 с.

23. P.V. Skripov, А.Р. Skripov. The Phenomenon of Superheat of Liquids: in Memory of Vladimir P. Skripov // Int. J. Thermophys. 2010. V. 31. P. 816-830.

24. Скрипов, В.П. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии. Справочник / В.П. Скрипов, Е.Н. Синицын, П.А. Павлов, Г.В. Ермаков и др.- М.: Атомиздат, 1980.

25. Ермаков, Г.В. Термодинамические свойства и кинетика вскипания перегретых жидкостей / Г.В. Ермаков.- Екатеринбург: УрО РАН, - 2002.

26. S.B. Rutin, P.V. Skripov. Apparatus for studying heat transfer in nanofluids under high-power heating // J. Eng. Thermophys. 2012. V. 21, № 2. P. 144-153.

27. Скрипов, П.В. Спонтанное вскипание высокомолекулярных систем при импульсном нагреве: дис. ... док - ра физ.- мат. наук: 01.04.14 / Скрипов Павел Владимирович.-Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999.

28. Аракелян, В.Г. Диагностика состояния изоляции маслонаполненного электрооборудования по влагосодержанию масла [Электронный ресурс] / В.Г. Аракелян // Информационный портал «TRANSFORMaTopbi». Электротехника. 2004. №3. С. 1 -19.

29. Буланов, Н.В. Интенсификация теплообмена и цепная активация центров кипения при использовании эмульсий с низкокипящей дисперсной фазой / Н.В. Буланов, Б.М. Гасанов // Вестник УГУПС. - 2010. - № 37. - С. 29 - 37.

30. M.J. Assael, K.D. Antoniadis, W.A. Wakeham. Historical Evolution of the Transient Hot-Wire Technique //Int. J. Thermophys. 2010. V. 31. P. 1051-1072.

31. Skripov, P.V. Method of Controlled Pulse Heating: Applications for Complex Fluids and Polymers // Metastable systems under pressure. NATO Science for Peace and Security Series - A. Dordrecht: Springer, 2010. P. 323-335.

32. Волосников, Д.В. Метод управляемого импульсного нагрева для определения свойств короткоживущих жидкостей / Д.В. Волосников, А.В. Сивцов, П.В. Скрипов, А.А. Старостин // ПТЭ. - 2000. - № 1. - С. 146-151.

33. E.D. Nikitin, P.A. Pavlov, P.A. Popov. Temperatures of the Attainable Superheat of Some Thermally Unstable Liquids // Int. J. Thermophys. 2002. V. 23, No. 2. P. 529-541.

34. A.L. Gurashkin, A.A. Starostin, A.D. Yampol'skiy, A.A. Uimin, G.V. Ermakov, P.V. Skripov. Experimental Determination of Superheated Liquid Density by the Optical Fiber Method // Journal of Engineering Thermophysics. 2013. V. 22, № 3. P. 194-202.

35. Шангин, B.B. Экспресс-контроль летучих примесей в маслах теплоэнергетического оборудования / В.В. Шангин, В. А. Демин, Д.В. Волосников, П.В. Скрипов, A.A. Старостин // В кн.: Актуальные проблемы энергетики. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2007. - С. 330-332.

36. Шангин, В.В. Мониторинг качества технологических жидкостей методом импульсного теплового тестирования /В.В. Шангин, С.А. Ильиных, П.В. Скрипов, A.A. Старостин // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - № 6. - С. 75-80.

37. Шангин, В.В. Устройство и результаты мониторинга летучих примесей в технологических жидкостях методом импульсного теплового тестирования /В.В. Шангин, С.А. Ильиных, С.Э. Пучинскис, П.В. Скрипов, A.A. Старостин // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - № 8. - С. 148-153.

38. Шангин, В.В. Мониторинг летучих примесей в горюче-смазочных материалах импульсным методом теплового зонда / В.В. Шангин, П.В. Скрипов, A.A. Старостин, С.А. Старостин // Межд. научно-практ. конф. «СВЯЗЬ-ПРОМ 2008». Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2008. - С. 400-402.

39. Шангин, В.В. Обнаружение летучих примесей в маслах: метод, устройство, результаты / В.В. Шангин, П.В. Скрипов, A.A. Старостин, С.Э. Пучинскис // Сб. трудов межд. конф. «Наноматериалы и технологии». Улан-Удэ: БГУ - 2008. - С. 50-56.

40. ГОСТ Р 8.624-2006 Термометры сопротивления из платины, меди и никеля.-М.: Стандартинформ, 2007. - 27 с.

41. Скрипов, П.В. Автоматизация экспериментов с проволочным зондом в режиме управляемого импульсного нагрева / П.В. Скрипов, A.A. Старостин, В.В. Шангин,

А.Д. Ямпольский // Мат-лы межд. конф. «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ». Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ. - 2010. - С. 261-266.

42. Шангин, В.В. Метод и устройство экспресс-контроля летучих примесей в маслах энергетического оборудования / В.В. Шангин, В.Г. Бухман, П.В. Скрипов, A.A. Старостин // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2010. - № 7-8. - С. 152158.

43. Шангин, В.В. Устройство импульсного теплового контроля опасных примесей в критичных точках маслосистем / В.В. Шангин, Д.В. Волосников, В.Н. Сафонов, A.A. Старостин, П.В. Скрипов // Приборы. - 2012. - № 5. - С. 6-11.

44. ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. - Издательство стандартов, 2003. -28 с.

45. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20.501-95. 2001.

46. Обьем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97. 2001.

47. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. РД 153-34.0-46.302-00. 2001

48. Попов, А.П. Исследование взрывного вскипания химически реагирующих систем: дис. ... канд. физ.- мат. наук: 01.04.14 / Попов Александр Петрович.-Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999.-186 с.

49. Черняк, О.В. Основы теплотехники и гидравлики / О.В. Черняк, Г.Б. Рыбчинская.- М.: Высшая школа, 1979.- С. 37 - 38.

50. Габитов, Ф.Р. Исследование теплофизических свойств жидкостей непосредственно в потоке. Химия и компьютерное моделирование / Ф.Р. Габитов, A.A. Таризманов, Ф.Х. Тазюков, И.М. Зайнуллин И.Г. Гафиуллин // Бутлеровские сообщения. Казань: КГТУ. - 2002. - Приложение к спецвыпуску № 10. -С. 231-235.

51. Габитов, Ф.Р. Теплофизические свойства органических жидкостей в широком диапазоне температур, не искаженные радиационным теплопереносом: автореф. дис. ... док-ра тех. наук: 01.04.14 / Ф.Р. Габитов,- Казань: КГТУ, 2000.

52. Режим доступа: http://lcard.ru

53. Преображенский, В. П. Теплотехнические измерения и приборы / В.П. Преображенский.- М.: Энергия, 1978, - 704 с.

54. Байда, Л.И. Электрические измерения / Л.И. Байда, Н.С. Добротворский, Е.М. Душин и др.; Под ред. А.В.Фремке и Е.М. Душина. - Л.: Энергия. Ленингр. отд., 1980.-392 с.

55. Крамарухин, Ю.Е. Приборы для измерения температуры / Ю.Е.Крамарухин.-М.: Машиностроение, 1990. - 208 с.

56. Режим доступа: http://www.el-remont.ru/lab/lab_index.shtml

57. Режим доступа: http://www.metronex.ru

58. Скрипов, П.В., Исследование теплофизических свойств многокомпонентных жидкостей применительно к рабочим телам энергетического оборудования Свердловской области / П.В. Скрипов, Д.В. Волосников, В.А. Демин, С.Э. Пучинскис, A.A. Смотрицкий, A.A. Старостин, В.В. Шангин // Региональный конкурс РФФИ «Урал», Свердловская область. Екатеринбург: РНТЦ. - 2008. - С. 58-60.

59. Шангин, В.В. Развитие метода контроля летучих примесей в жидких средах / В.В. Шангин, П.В. Скрипов, A.A. Старостин, С.Э. Пучинскис // Сб. трудов 2-й научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и технологии». Улан-Удэ: БГУ - 2009. - С. 12-16.

60. Зиновьев, В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. Справочник / В.Е. Зиновьев.- М.: Металлургия, 1989.- 384 с.

61. Григорьев, Б.А. Теплофизические свойства нефти, нефтепродуктов, газовых конденсатов и их фракций / Б.А. Григорьев, Г.Ф. Богатов, A.A. Герасимов.- М.: Издательство МЭИ, 1999.

62. Казанский, В.Н. Подшипники и системы смазывания паровых турбин / В.Н. Казанский, А.Е. Языков, Н.З. Беликова; Под общей редакцией Казанского В.Н. 3-е издание. Челябинск: «Цицеро», 2004.- 484 с.

63. Большаков, Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. - 2-е изд., перераб. и дополн. / Г.Ф. Большаков - Л.: Недра, 1982.- 350 с.

64. Рыбак, Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов / Б.М. Рыбак. - М.: ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы. 1962.- 888 с.

65. Митрофанов, Г.А. Контроль электрофизических показателей жидкой изоляции маслонаполненного электрооборудования / Г.А. Митрофанов, A.A. Еремин, A.M. Кропинов, A.B. Михеев, В.А. Окишев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 1999. - №5 - 6. - 110 с.

66. Гершгал, Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура. Изд. 3-е, перераб. и дополн. / Д.А. Гершгал, В.М. Фридман. - М.: «Энергия», 1976. - С. 227 - 229.

67. Митрофанов, Г.А. К определению влагосодержания и газосодержания трансформаторного масла / Г.А. Митрофанов, A.A. Еремин, A.M. Кропинов // «Заводская лаборатория. Диагностика материалов». - 2001. - Том 67. №6. -С. 35-37.

68. Иванов, B.C. Руководящие указания по эксплуатации трансформаторного масла /B.C. Иванов. - М.: Энергия, 1966.- 104 с.

69. Евтихов, В.М., Евтихов, М.В. Устройство для определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях [Электронный ресурс] / В.М. Евтихов, М.В. Евтихов // Описание изобретения к патенту Российской Федерации.

Режим доступа: http//www. Fips.ru/cdfi/fips.dll?

70. Сулейманов, В.И. Диэлектрический метод контроля обводнения турбинного масла / В.И. Сулейманов, B.C. Гвоздев, В.М. Горбачев, И.В. Осадчий // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2001. - №1. - С. 57-62.

71. Гвоздев B.C. Обводнение турбинного масла и средства контроля и защиты его от влаги на турбогенераторах ТЭС: дис. ... канд. тех. наук: 05.14.14 / B.C. Гвоздев Новочеркасск, 2003.

72. Сулейманов, В.И. Влагомер турбинного масла. / В.И. Сулейманов, B.C. Гвоздев, В.М. Горбачев, И.В. Осадчий // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2001. - №1. - С. 63-68.

73. Большаков, Г.Ф. Оптические методы определения загрязненности жидких сред / Г.Ф. Большаков, В.Ф. Тимофеев, М.Н. Новичков. - Изд. «Наука». Сибирское отделение. Новосибирск, 1984.- 158 с.

74. Калинина, К.В. Портативный оптический анализатор содержания воды в нефти на основе оптопары «светодиодная матрица - широкополосный фотодиод» среднего ИК-диапазона (1,6 - 2,4 мкм) / К.В. Калинина, С.С. Молчанов, Н.Д. Стоянов, А.П. Астахова, Х.М. Салихов, Ю.П. Яковлев // Журнал технической физики. - 2010. - Том 80, вып. 2. - С. 99- 104.

75. Викторов, В.А. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин / В.А. Викторов, Б.В. Лункин, A.B. Совлуков. - М.: Наука, 1973.- С. 250 - 259.

76. «Объем и нормы испытаний электрооборудования» РД 34.45-51.300-97. 2001.

77. Методические указания по оценке состояния и продлению срока службы силовых трансформаторов. РД ЭО 0410-02. 2002.

78. Аракелян, В.Г. Исследование теплового старения изоляционных жидкостей. Часть 2. Расчет и практическое использование кинетических параметров процесса старения. / В.Г. Аракелян // Электротехника. - 2008. - №1. - С. 47.

79. Фесенко, А.И. Цифровые устройства для определения теплофизических свойств материалов / А.И. Фесенко. - М.: Машиностроение, 1981.- 148с.

80. Ечмаев, С.Б. Методы управления среднеиптегральной температурой проволочных нагревателей в теплофизических экспериментах / С.Б. Ечмаев, С.А. Жуков, Л.Б. Машкинов, H.H. Жданов // Метастабильные состояния и фазовые переходы. Вып. 8. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. С. 102-109.

81. Скрипов, П.В. Теплообмен и терморазрушение полимеров в импульсных процессах / П.В. Скрипов, A.A. Старостин, С.Э. Пучинскис // Доклады РАН. -2000. - Т. 375, № 5. - С. 615-618.

82. Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. - Перевод со 2-го изд. М.: Наука, 1964.

83. Васильев, С.Н. Программируемое устройство для опытов с перегретым зондом в импульсных режимах / С.Н. Васильев, Д.В. Волосников, П.В. Скрипов, A.A. Старостин, A.B. Шишкин // ПТЭ. - 2004. - № 3.

84. Платунов, Е.С. Теплофизические измерения и приборы / Е.С. Платунов, С.Е. Буравой, В.В. Курепин, Г.С. Петров. - JL: Машиностроение, 1986.

85. Кравчун, С.Н. Метод периодического нагрева в экспериментальной физике / С.Н. Кравчун, A.A. Липаев. - Казань: Изд - во Казанского Университета, - 2006. 208 с.

86. Железный, В.П. Рабочие тела парокомпрессорных холодильных машин: свойства, анализ, применение / В.П. Железный, Ю.В. Семенюк. - Одесса: Фешкс, 2012.-420 с.

87. Железный, В.П. Теплофизические свойства растворов хладогентов в компрессорных маслах. / В.П. Железный, Ю.В. Семенюк. - Одесса: Фешкс, 2013. -419с.

ж

ЭН(Л. ЭНЕРГИЯ &ЛИЗКАЯ ВАМ.

Филиал «Среднеуральская ГРЭС» Открытое акционерное общество «Энел ОГК-5» (ОАО «Энел ОГК-5»)

Российская Федерация, 624070, г. Среднеуральск Свердловской области, улица Ленина, дом 2 Тел.: (343б8)-2-53-59. Факс: [phone]

об использовании диссертационной работы Шангина Виктора Владимировича «Импульсное тепловое тестирование жидкости как метод обнаружения летучих примесей в маслах энергетического оборудования»

Диссертационная работа В.В.Шангина посвящена исследованию термоустойчивости масел в процессах импульсного нагрева применительно к разработке метода быстрого обнаружения летучих примесей в маслах. Летучие примеси относятся к одному из наиболее опасных классов примесей, неустранимых при работе маслонаполненного оборудования. В этой связи, разработка методов контроля примесей и датчиков на их основе является фактором повышения надежности и экономичности оборудования электростанции, снижению негативного влияния на окружающую среду.

На Среднеуральской ГРЭС установлено маслонаполненное оборудование различного типа. Контроль влагосодержания в масле маслосистем ответственных механизмов (турбина, питательные насосы) в настоящее время осуществляется:

- визуально, оперативным персоналом котлотурбинных цехов 1 раз в сутки;

- лабораторным методом, персоналом центральной химической лаборатории 1 раз в 10 дней.

Пробы масла осуществляются в ручную. Благодаря применению нового метода и автономных устройств на его основе, предложенных в работе В.В.Шангина, появилась возможность, во-первых, автоматизировать контроль летучих примесей с накоплением данных за длительный период и, во-первых, сосредоточить контроль непосредственно в наиболее ответственных точках маслосистемы оборудования.

Это позволит в режиме on-line отслеживать режим работы маслосистем ответственных механизмов и своевременно устранять причины попадания воды в маслосистемы:

- при разуплотнении маслоохладителей, что снижает вероятность попадания масла в озеро;

- при разрегулировании схемы уплотнения турбин в переходных режимах; кроме того, появляется возможность настраивать режим работы концевых уплотнений турбин по отсекам и точно определять место попадания влаги в маслосистему.

В результате повысится качество и срок эксплуатации турбинного масла, надежность работы оборудования и улучшиться экологическое состояние озера.

На №.

от

Справка

Автономные устройства и методика их применения были успешно^-испытаны в котлотурбинном цехе № 1 в режиме посуточного дежурства и в электроцехе при контроле регенерации трансформаторного масла.

Зам. главного инженера по эксплуатации

Начальник ПТО

Главный специалист по ЭТМО

В.Н.Лочкарев

Е.Н.Черноскутов

В.Г.Бухман

ОАО «Энел ОГК-5» - Место нахождения: Российская Федерация, 620014, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, д. 10 ИНН 6671156423, ОГРН 1046604013257