Совершенствование методологии физико-химического диагностирования маслонаполненного трансформаторного оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.12, доктор наук Высогорец Светлана Петровна

• Высогорец Светлана Петровна
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Высогорец Светлана Петровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НАУЧНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Общие положения организации диагностической деятельности сетевых компаний в современных условиях

1.2. Диагностирование трансформаторного оборудования, его формы и

ключевые задачи

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1. Направления развития методического обеспечения системы диагностирования трансформаторов

2.2. Научный анализ существующего подхода в оценке технического

состояния изоляционной системы силовых трансформаторов

2.2.1. Трансформаторное масло, как значимый элемент изоляционной системы трансформатора

2.2.1.1. Химический состав трансформаторных масел и его влияние на эксплуатационные свойства жидкого диэлектрика

2.2.1.2. Влияние окислительных процессов и их продуктов на характеристики изоляционных материалов трансформаторов

2.2.1.3. Факторы, влияющие на процессы старения эксплуатационных трансформаторных масел

2.2.1.4. Анализ физико-химических показателей изоляционной системы трансформаторов при текущей эксплуатации

2.2.1.5. Научный поиск решающих правил управления надежностью и эффективностью эксплуатации трансформаторов через систему физико-химического диагностирования

2.2.1.5.1. Минеральное трансформаторное масло, как элемент управления техническим состоянием маслонаполненного трансформатора

2.2.1.5.2. Определение минимального набора параметров качества жидкого

диэлектрика индикативных к регенерационным процессам

2.2.1.6. Оценка обеспечения метрологического качества аналитического

контроля в системе современных нормативных требований

2.3. Научный анализ системы физико-химического диагностирования трансформаторного оборудования в аварийной ситуации

2.3.1. Изучение проблематики доизмерительной фазы аналитического контроля при авариных событиях

2.3.2. Теоретическое обоснование применимости предлагаемых технических

решений

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИССЛЕДОВАНИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА РАЗРАБОТКУ НОВЫХ МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И ПОДХОДОВ С ЦЕЛЬЮ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЖИДКОГО

ДИЭЛЕКТРИКА ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1. Методика исследования ресурсных характеристик жидкого диэлектрика в парадигме управления надежностью маслонаполненного оборудования через систему аналитического контроля

3.1.1. Концептуальная математическая модель изменения качественных характеристик жидкого диэлектрика в зависимости от степени его старения

3.1.2. Обзор методов и методик, применяемых при оценке качества эксплуатационных трансформаторных масел

3.1.3. Планирование научного исследования и обработки массива данных

3.1.3.1. Общие положения статистической обработки полученного массива данных

3.1.3.2. Метод корреляционно-регрессионного анализа показателей качества масла

3.1.3.3. Непараметрические методы анализа показателей качества масла

3.1.3.4. Правила проведения анализа динамики значений ключевого параметра качества жидкого диэлектрика от процесса старения масла

3.2. Методические аспекты поиска способа повышения эффективности технического обслуживания и ремонтов трансформаторного оборудования через систему аналитического контроля жидкого диэлектрика, как ключевого компонента изоляции

3.2.1. Планирование эксперимента

3.2.2. Выбор методов статистического анализа результатов экспериментальных работ

3.2.3. Решение задачи разработки предсказательной модели для оценки результата измерения показателя качества масла

3.2.4. Наивный баейсовский классификатор в предсказательной модели

3.3. Метрологическая основа оценки приемлемости методов количественного химического анализа в системе аналитического контроля

жидкого диэлектрика трансформаторного оборудования

3.3.1. Организация специального эксперимента по оценке метрологических характеристик методики выполнения измерений

3.3.1.1. Определение основных условий проведения эксперимента

3.3.1.2. Подготовка образцов для оценивания

3.3.1.3. Проведение анализа образцов для оценивания

3.3.1.4. Статистическая обработка результатов анализа образцов для оценивания

3.3.1.4.1. Оценка показателей прецизионности (повторяемости и внутрилабораторной прецизионности) методики выполнения измерений

3.3.1.4.2. Оценка показателя точности методики выполнения измерений

3.4. Разработка методических основ эмпирического анализа сохраняемости изучаемой газовой среды в современных пробоотборных системах

различной конфигурации и материала изготовления

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КЛЮЧЕВЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

МЕТОДОЛОГИИ АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЖИДКОГО ДИЭЛЕКТРИКА МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Теоретические основы изменения качественных характеристик трансформаторного масла в зависимости от степени его старения

4.1.1. Правила классификации трансформаторов на группы по показателю Стабильность

4.1.2. Анализ изменения установленного ключевого параметра качества масла

от измеренной доли утраченного ресурса жидкого диэлектрика

4.2 Разработка алгоритма управления ресурсными характеристиками изоляции маслонаполненного трансформаторного оборудования

4.3. Разработка метода экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению. Программно-аналитический комплекс «СпОТ»

4.3.1. Экспериментальное определения ресурса жидкого диэлектрика

4.3.2. Экспериментальное лабораторное определение комплекса мер по восстановлению ресурсных характеристик изоляции трансформатора

4.3.3. Перечень контрольных измерений при реализации комплекса мер на реальных объектах. Программно-аналитический комплекс «СпОТ»

4.4. Разработка экспресс-метода оценки ключевых параметров жидкого диэлектрика в системе управления качеством ремонтов на основе физико-химического анализа

4.4.1. Определение возможности применения смешанного индикатора

4.4.2. Результаты экспериментальных исследований

4.4.3. Прототип портативной аналитической системы визуального полуколичественного определения кислотного числа экспресс-методом

4.4.4. Статистический анализ результатов экспериментальных измерений

4.4.5. Разработка предсказательной модели для оценки результата измерения показателя качества масла экспресс-методом

4.4.6. Прототип цифровой аналитической пробирки полуколичественного определения кислотного числа экспресс-методом с применением цветовой аддитивной модели RGB

4.5. Организация специального эксперимента по оценке метрологических характеристик методики выполнения измерений

4.5.1. Описание экспериментальной части

4.5.2. Статистическая обработка результатов специального эксперимента

4.5.3. Обсуждение результатов специального эксперимента

4.6. Результаты исследования новейших пробоотборных систем, как элемента повышения достоверности физико-химического диагностирования трансформаторов в аварийной ситуации

4.6.1. Результаты исследования пробоотборных систем с гибкой оболочкой российского и зарубежного производства

4.6.1.1. Исследование №1. Оценка герметичности газоплотных пакетов в течение установленного периода хранения пробы газа при положительной и отрицательной температурах

4.6.1.2. Исследование №2. Оценка влияния объема применяемого газоплотного пакета на представительность пробы газа при различном его наполнении

4.6.1.3. Исследование №3. Оценка герметичности газоплотных пакетов в условиях непрерывного длительного хранения, а также в условиях его многократного использования

4.6.1.4. Расчет суточный утечки газа из анализируемых газоплотных пакетов

4.6.2. Разработка методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой с постановкой специального эксперимента по оценке ее метрологических характеристик

4.6.2.1. Разработка методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой

4.6.2.2. Организация специального эксперимента по оценке метрологических характеристик методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой

4.6.2.3. Обсуждение результатов специального лабораторного эксперимента

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВЫХ МЕТОДОВ И ПОДХОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5.1. Качественная оценка управления надежностью и эффективностью эксплуатации трансформаторов технологиями контроля ресурсных характеристик

5.1.1. Результаты практического применения разработанных методов и подходов при эксплуатации трансформаторного оборудования

5.1.2. Оценка диагностической ценности новых методов управления ресурсными характеристиками трансформаторного оборудования

5.2. Новый подход при обеспечении качества доизмерительной фазы аналитического контроля в системе физико-химического диагностирования при

технологических нарушениях

Выводы по пятой главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СГРУППИРОВАННЫЕ В ВАРИАЦИОННЫЕ РЯДЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ КИСЛОТНОГО ЧИСЛА АНАЛИЗИРУЕМЫХ

ПРОБ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МЕТОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ЖИДКОГО ДИЭЛЕКТРИКА И МЕР ПО ЕГО

ВОССТАНОВЛЕНИЮ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. НОВЫЙ ПРОГРАММНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС «СпОТ»

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. РЕЗУЛЬТАТЫ АТТЕСТАЦИИ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ОЦЕНИВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. МЕТОД ЭМПИРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОХРАНЯЕМОСТИ ПРОБ ГАЗА В ПРОБООТБОРНЫХ СИСТЕМАХ

РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИИ И МАТЕРИАЛА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ В

РАМКАХ ИССЛЕДОВАНИЙ №1, №2 И №3

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГАЗОПЛОТНЫХ ПРОБООТБОРНЫХ СИСТЕМ С ГИБКОЙ ОБОЛОЧКОЙ.... 384 ПРИЛОЖЕНИЕ И. ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОЦЕНКЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГАЗОПЛОТНЫХ

ПРОБООТБОРНЫХ СИСТЕМ С ГИБКОЙ ОБОЛОЧКОЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ К. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ СПЕЦИАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОЦЕНКЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГАЗОПЛОТНЫХ ПРОБООТБОРНЫХ СИСТЕМ С

ГИБКОЙ ОБОЛОЧКОЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ Л. СПРАВКИ ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНОГО РЕЗУЛЬТАТА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методологии физико-химического диагностирования маслонаполненного трансформаторного оборудования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Электроэнергетика является важнейшей инфраструктурной отраслью, обслуживающей потребности национальной экономики, и поэтому ее развитие тесным образом связано с перспективами социально-экономического развития страны, с эволюцией структуры экономики и изменением уклада и качества жизни населения [165]. По мнению ряда авторов [165], в начале 21 века энергетические запросы страны стремительно увеличивались, но наши возможности за ними не поспевали. Надежность энергообеспечения экономики и населения России начала снижаться. Падение уровня надежности особенно было заметно в регионах, где шел стремительный экономический подъем, - дефицит электроэнергии, аварийные отключения и сдерживание подключения новых потребителей составляли серьезную проблему [165]. Согласно ФЗ от 26.03.2003 №35-ФЗ «Об электроэнергетике» (статья 6) обеспечение бесперебойного и надежного функционирования отрасли является общим принципом организации экономических отношений и основ государственной политики в сфере электроэнергетики [155]. Так в основу работы электросетевого комплекса ГК ПАО «Россети» положены принципы Политики инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности [110]. Базовыми принципами политики определены обеспечение надежности, повышение эффективности деятельности и обеспечение безопасности сетей электросетевой компании.

Характерной особенностью современного состояния электросетевого комплекса является наличие общих проблем производственного характера к числу которых относятся: существенные потери в сетях, эксплуатация большого объема изношенного электрооборудования, высокие удельные операционные и капитальные затраты, длительное время восстановления электроснабжения после отключения. Нарастание изношенного оборудования в России ведет к росту аварий и затрат на его эксплуатацию [102].

Основной задачей стратегии развития электросетевого комплекса РФ является уменьшение износа парка оборудования. Это требует привлечения значительного объема инвестиций [115]. Соответственно, электроэнергетические организации должны

обеспечить эффективное выявление и замену электрооборудования (ЭО), повреждение которого имеет наиболее тяжелые последствия.

По результатам анализа надежности электроустановок (ЭУ) установлено, что основной причиной отказов является износ ЭО. Значительное количество отказов обусловлено эксплуатацией ЭУ со сроком эксплуатации более 25 лет [2, 3, 16, 80, 106]. Проведенный авторами [103] анализ указывает на непрерывный рост доли ЭО, имеющего значительный износ, в общем количестве отказов, сопровождающихся экономическим ущербом. Вышеуказанные обстоятельства ставят задачу совершенствования системы технического диагностирования, позволяющей повысить качество эксплуатации ЭО в условиях износа его ресурса.

Вместе с этим опыт эксплуатации показывает, что ресурс части ЭО может быть продлен, однако, при этом снижается надежность и экономичность работы объектов электроэнергетики [8, 80]. В случае продолжения эксплуатации изношенного ЭО затраты на техническое обслуживание и ремонт (ТОиР), по сравнению с предшествующими годами будут расти. С учетом существующего дефицита инвестиционных средств, в сложившейся ситуации важной задачей является проблема очередности технического перевооружения объектов электроэнергетики, в рамках которой принимаются решения выбора варианта замены или продления срока службы ЭО. В данной ситуации вопросы качественного диагностирования на всех жизненных циклах, оценки остаточного ресурса, качественного ремонтного воздействия на ЭО со сверхнормативных сроком эксплуатации становятся наиболее острыми. Таким образом для повышения эффективности сверхнормативной эксплуатации трансформаторного оборудования (ТО) необходимо иметь соответствующую ресурсную базу - метод, компетенции, нормативную основу, позволяющую решать эти задачи.

Оценка технического состояния ЭО, являясь важнейшим элементом эксплуатации электрических сетей, всегда была предметом исследований отечественных и зарубежных ученых. Существенный вклад в развитие технической диагностики внесли исследования Р.А. Липштейн, П.М. Сви, В.В. Клюева, Ю.Н. Львова, В.Я. Ушакова, Г.С. Кучинского, Ю.С. Пинталь, А.Н. Назарычева, А.И. Таджибаева, А.Г. Овсянникова, С.М. Коробейникова, Л.А. Дарьяна, В.Г. Аракеляна, В.А. Савельева, Дюваля, Доренбурга и др. Важную роль в становлении и развитии систем ТОиР ЭО, неотъемлемой частью которых

является оценка технического состояния, сыграли работы В.В. Соколова, В.Н. Бережного, В.П. Васина, В. Смита, А.Е. Монастырского и других. Развитию теории и методов обеспечения надежности, связи проблем обеспечения надежности с системами оценки технических и режимных состояний электрических сетей посвящены работы Л.А. Мелентьева, Ю.Н. Руденко, М.Н. Розанова, Н.И. Воропая, Ю.А. Фокина и других.

Однако, несмотря на значительные достижения в этой области исследований, остается ряд нерешенных проблем:

1) Проблема роста количества технологических нарушений ЭО со сверхнормативным соком эксплуатации, ориентирующая на устранение пробелов при оценивании ресурсных характеристик функциональных узлов и разработке на их базе адекватных мер по управлению долговечностью ЭО в целом; на исследование и поиск решений повышения качества диагностирования оборудования в аварийной ситуации.

2) Проблема роста операционных расходов на ремонты и техническое обслуживание ТО со сверхнормативным сроком эксплуатации, являющегося технически сложным многокомпонентным изделием ориентирующая на разработку методов, экспресс-методов позволяющих повысить эффективность пооперационного контроля технологий ремонтов трансформаторов (Т), соответственно качество ремонтной кампании; на снижение себестоимости и трудоемкости производственных процессов.

3) Проблема обеспечения/повышения качества аналитического контроля в условиях развивающегося технического прогресса ориентирующая на анализ и поиск решений повышения достоверности измерений на всех стадиях: доизмерительной, измерительной, постизмерительной; разработку подходов и программно-аналитических комплексов (ПАК) машинного анализа системы результатов аналитического контроля, а также технических решений основанных на применении цифровых технологий.

Развитие новейших средств и методов физико-химического анализа (ФХА) трансформаторного масла (ТМ) определяет его наиболее информативной средой для диагностирования ТО. ФХА ТМ позволяет обнаруживать до 70% дефектов. При этом поддержание качества жидкого диэлектрика, как элемента изоляции, значительно влияет на общую надежность ЭО и эффективность его эксплуатации.

Изложенное обусловило актуальность решения крупной научно-практической задачи по повышению надежности и эффективности обслуживания маслонаполненного

ТО в условиях его сверхнормативного срока эксплуатации и, соответственно, востребованность результатов научных исследований в деятельности субъектов электроэнергетики. Решением этой научной проблемы является совершенствование методологии физико-химического диагностирования ТО.

Целью работы является развитие научно-методической базы системы физико-химического диагностирования маслонаполненного ТО, путем создания новых методов, алгоритмов, подходов, программно-аналитических комплексов оценки технического состояния Т, а также новой приборной базы, которые позволят обеспечить надежную и эффективную работу оборудования в условиях сверхнормативного срока эксплуатации.

Достижение поставленной цели связывается в данной диссертационной работе с решением следующих задач:

1. Проведение анализа современных технико-экономических условий эксплуатации электроэнергетического оборудования и влияния их изменений на надежность и эффективность управления техническим состоянием Т на энергопроизводстве.

2. Проведение научной оценки эффективности существующей системы технического диагностирования ТО в условиях меняющегося технического состояния. Формирование стратегических направлений совершенствования системы диагностики Т.

3. Исследование влияющих факторов на долговечность и надежность Т. Совершенствование методов изучения ресурсных характеристик изоляционной системы Т. Разработка системы управления техническим состояние ТО на основе управления качеством ТМ.

4. Исследование и научный поиск решений повышения эффективности системы управления качеством ремонтных работ Т через систему аналитического контроля жидкого диэлектрика. Разработка экспресс-методов оперативного контроля технологических циклов восстановления изоляционной системы Т. Решение задачи применения цифровых технологий при реализации методов ФХА.

5. Анализ проблемы и поиск решений совершенствования методологии диагностирования ТО в аварийной ситуации. Оценка эффективности технического диагностирования Т на каждой фазе работ: измерительная, доизмерительная и

постизмерительная. Разработка методик научного исследования проблематики и обоснование новых технических решений.

6. Изучение вопросов обеспечения метрологического качества измерений в системе аналитического контроля ТО.

7. Поиск решений программно-аналитической поддержки разрабатываемых методов и методик.

8. Апробация разработанных методических подходов, математических моделей, алгоритмов, методов и методик, ПАК на реальных объектах электросетевого комплекса РФ.

Объектом исследования является система технического диагностирования маслонаполненного ТО. Предмет исследования связан с развитием методического обеспечения физико-химического диагностирования ТО, разработкой новых методов и методик, алгоритмов и подходов, ПАК технического диагностирования ТО, обеспечивающих качественно новый уровень диагностирования в условиях сверхнормативной эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработаны теоретические основы изменения качественных характеристик ТМ в зависимости от степени его старения. Создана концептуальная математическая модель влияния ресурсных характеристик жидкого диэлектрика на эксплуатационные затраты. Установлены параметры качества ТМ индикативные к процессам старения жидкого диэлектрика. Доказано, что процессы окисления, протекающие в ТМ, не зависят от конструктивных особенностей силовых трансформаторов.

2. Разработан и внедрен «Метод экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению», представляющего собой комплексный ресурсный метод (КРМ), основанный на организации специального лабораторного эксперимента. Проведена алгоритмизация метода, сформирован ПАК, позволяющий проводить машинный анализ системы получаемых экспериментальных данных.

ЗХ Т и и и

. На основе построенной по результатам научных исследований предиктивной модели классификации Т на группы по степени старения разработан «Алгоритм

управления ресурсными характеристиками изоляции маслонаполненного трансформаторного оборудования».

4. Разработан полуколичественный экспресс-метод определения кислотного числа (Кч). При реализации экспресс-метода впервые применен смешанный индикатор. Разработана концепция портативной аналитической системы визуального полуколичественного определения Кч экспресс-методом.

5. Для оценки компонентного состава окраски реакционной смеси при реализации экспресс-метода определения Кч использована аддитивная модель RGB. Доказана гипотеза о наличии статистически значимой зависимости изменения компонентного состава окраски реакционной смеси от количественного содержания всех свободных кислот в пробе жидкого диэлектрика. Построена самообучающаяся предиктивная модель, позволяющая определять ожидаемое Кч на основе RGB отклика. Разработана концепция цифровой аналитической пробирки полуколичественного определения Кч экспресс-методом с применением цветовой аддитивной модели RGB.

6. Обоснована приемлемость применения метода потенциометрического титрования, стандартизованного в ГОСТ 11362-96 [25], для целей определения Кч в электроизоляционных маслах.

7. Разработан «Метод эмпирического анализа сохраняемости проб газа в пробоотборных системах различной конфигурации и материала изготовления». На основе научных исследований доказана возможность применения систем отбора проб с гибкой оболочкой (газоплотных пакетов) для отбора, хранения и транспортировки газа Т при наступлении аварийных событий. В ходе исследований подтверждено влияние материала изготовления и конфигурации газоплотных пакетов (ГП) на сохраняемость представительности пробы газа.

8. Разработана «Методика оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой».

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что:

1. На базе научного анализа эффективности управления техническим состоянием ЭО разработаны три стратегии технического диагностирования в современной энергетике, вошедшие в «Концепцию развития системы технического диагностирования электросетевого оборудования Группы компаний Россети» [69].

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований окислительных процессов, происходящих в изоляционном масле, а также разработанные основы управления техническим состоянием маслонаполненного ТО на базе управления качеством жидкого диэлектрика, включены в состав учебно-методического материала ФГАОУ ДПО «ПЭИПК», применяемого при подготовке и повышении квалификации кадрового состава субъектов электроэнергетики.

3. Решена крупная проблема эффективного управления техническим состоянием ТО на базе управления качеством жидкого диэлектрика, а также важная научно-техническая задача современной электроэнергетики, связанная с повышением надежности силовых трансформаторов со сверхнормативным сроком эксплуатации в условиях оптимизации затрат на их эксплуатацию:

- разработанные методические основы экспериментального определения ресурса ТМ и мер по его восстановлению вошли в состав ряда отраслевых НТД («Инструкцию о порядке проведения экспериментальных работ по оценке восприимчивости трансформаторного масла к воздействию ионола» (компания «Россети Северо-Запада») [45], СТО 01.Б7.02-2017 «Техническое диагностирование маслонаполненного оборудования по результатам анализа трансформаторного масла» (компания «Россети Северо-Запада») [143], на базе которых строится система физико-химического диагностирования маслонаполненного ТО, управления его надежностью и долговечностью;

- на основе алгоритмизации метода экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению сформирован ПАК «Советник по обслуживанию трансформаторов» (СпОТ), позволяющий оператору выбрать правильный алгоритм действий в ходе реализации метода и сформировать оптимальные рекомендации по ТОиР;

- сформированные на базе проведенных научных исследований предложения по корректировке подхода к организации контроля качества эксплуатационных масел силовых трансформаторов, а также новые критерии вошли в состав ряда отраслевых нормативно-технических документов (СТО 34.01-23.1-001-2017 «Объём и нормы испытаний электрооборудования» (ПАО «Россети, раздел 31) [146], СТО 01.Б7.02-2017 «Техническое диагностирование маслонаполненного оборудования по результатам

анализа трансформаторного масла» (компания «Россети Северо-Запада») [143]), что позволило снизить операционные расходы на ТОиР, повысить эффективность и качество энергопроизводства.

4. Решена важная проблема повышения эффективности ремонтных работ ТО. Разработанный экспресс-метод полуколичественного определения Кч позволяет обеспечить качественный контроль и эффективное управление технологическим циклом регенерации изоляции, верно определить точку завершения процедур регенерации, соответственно снизить расходы на выполнение ремонтных работ за счет оптимизации процесса его химического контроля. Применение цифровых технологий: цифровой камеры смартфона с предустановленным софтом анализа цвета согласно аддитивной модели RGB при реализации экспресс-метода позволяет снизить трудоемкость и повысить точность определения Кч.

5. Решена проблема обеспечения метрологического качества измерений Кч методом потенциометрического титрования. Определены метрологические характеристики МВИ Кч по ГОСТ 11362-96 [25] для электроизоляционных масел, позволяющие производить оценку качества полученных результатов измерений.

6. На основе научного исследования новейших пробоотборных систем с гибкой оболочкой, как элемента повышения достоверности физико-химического диагностирования в аварийной ситуации, доказана эффективность и преимущество применения для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле ГП, изготовленных из многослойного полимерного материала с металлическим барьерным слоем. На основе результатов проведенных исследований ГП введены в промышленную эксплуатацию компании «Россети Северо-Запада». Разработанная «Методика оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой» используется в филиале «Комиэнерго» компании «Россети Северо-Запада» для проверки применяемых ГП. Для повышения эффективности организации работ при физико-химическом

1 U U С» U

диагностировании трансформаторов в аварийной ситуации разработан аварийный набор газовой защиты «АНГЗ» (набор пробоотборных систем), успешно внедренный в систему эксплуатации трансформаторного оборудования филиала «Комиэнерго» компании «Россети Северо-Запада» («Инструкция по отбору проб трансформаторных масел филиала «Комиэнерго» компании «Россети Северо-Запада»» [65]).

Методология и методы исследования. В диссертационной работе использован комплексный метод, включающий теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение проведенных исследований и полученных результатов. В ходе исследований использованы: 1) системный анализ; 2) теория вероятностей; 3) теория надежности; 4) теория принятия решений; 5) методы математической статистики; 6) корреляционно-регрессионный анализ; 7) непараметрические методы статистики; 8) метод байеса; 9) при организации лабораторных экспериментов использованы стандартизированные методики измерения показателей качества ТМ.

Информационной базой исследования являются: материалы государственной и ведомственной статистики, материалы отраслевой периодической печати, сайтов энергетических компаний, результатов производственной деятельности электросетевых организаций, результатов технических аудитов и расследований технологических инцидентов, результаты исследований организованных на производственных площадках электросетевых компаний ПАО «Россети», материалы научно-исследовательских институтов энергетического профиля.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Теоретические основы изменения качественных характеристик ТМ в зависимости от степени его старения. Алгоритм управления ресурсными характеристиками изоляции маслонаполненного ТО.

2. Метод экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению, ПАК «СпОТ».

3. Полуколичественный экспресс-метод определения Кч. Концепция портативной аналитической системы визуального полуколичественного определения Кч экспресс-методом.

4. Система определения Кч экспресс-методом на основе аддитивной цветовой модели RGB. Предиктивная самообучающаяся модель определения Кч на основе измеренного экспресс-методом RGB отклика. Концепция цифровой аналитической пробирки полуколичественного определения Кч экспресс-методом.

5. Эмпирическое обоснование приемлемости применения метода потенциометрического титрования, стандартизованного в ГОСТ 11362-96 [25], для целей

определения Кч в электроизоляционных маслах. Оценка метрологических характеристик рассматриваемого МВИ.

6. Эмпирическое обоснование применимости новейших пробоотборных систем с гибкой оболочкой, как элемента повышения достоверности физико-химического диагностирования ТО в аварийной ситуации.

7. Методика оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой. Новая технико-экономически обоснованная, оптимизированная система отбора проб ТО при технологических нарушениях.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Достоверность обеспечивается: 1) использованием большого объема материалов по отказам и диагностированию ЭО; 2) применением современного ПК для расчетов; 3) соответствием результатов известным теоретическим положениям; 4) воспроизводимостью результатов экспериментов.

Достоверность полученных критериев прогнозирования ресурсных характеристик, а также эффективность и полезность применения метода экспериментального определения ресурса жидкого диэлектрика и мер по его восстановлению, алгоритма управления ресурсными характеристиками изоляции маслонаполненного ТО подтверждена 5 справками с мест внедрения, в которых отмечено достоверное выявление силовых трансформаторов (автотрансформаторов), залитых изоляционными маслами, имеющими признаки старения, успешное определение эффективных мер по их восстановлению, рассчитан экономический эффект внедрения научной разработки. Достоверность повышения качества физико-химического диагностирования Т в аварийной ситуации подтверждена справкой с места внедрения, в которой отмечено успешное введение в промышленную эксплуатацию научно-обоснованных технических решений повышение достоверности диагностирования за счет совершенствования доизмерительной фазы аналитического контроля, а также повышение эффективности организации работ по физико-химическому диагностированию Т при наступлении аварийных событий. По результатам тестирования экспертной группой ПАК «СпОТ» справкой подтверждено совпадение ожидаемых и выданных программой рекомендаций, а также совпадение рекомендованных программой решений и реальных результатов работ, выполненных на действующих ЭУ.

Полученные результаты исследования подтверждены широкой практикой использования разработанных методик, методов, алгоритмов и подходов для диагностирования ТО.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Тема и содержание диссертационной работы соответствуют формуле специальности 05.14.12 «Техника высоких напряжений»: разработка методов и средств диагностики состояния изоляции электроустановок высокого напряжения (п.6).

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались на: Научно-техническом совете компании «Россети Северо-Запада» (г. Санкт-Петербург, 2007 год; г. Сыктывкар, 2009 год; г. Псков, 2012 год); 81-м, 83-м, 87-м, 89-м; 90-м, 91-м заседании Международного научного семинара им. Ю.Н. Руденко («Методы и средства исследования и обеспечения надежности систем энергетики» г.Санкт-Петербург, 2009 год; «Проблемы надежности существующих и перспективных систем энергетики и методы их решения» г. Кинешма, 2011 год; «Актуальные проблемы надежности систем энергетики» г. Минск, 2015 год; «Исследование и обеспечение надежности систем энергетики» Кыргызская Республика, оз. Иссык-Куль, 2017 год; «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» г. Иркутск, 2018 год; «Методические и практические проблемы надежности систем энергетики» г. Ташкент, Республика Узбекистан, 2019 год); 34-м, 46-м, 47-м, 48-м, 49-м заседании Международного научно-практического семинара «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования» ФГАОУ ДПО «ПЭИПК» (на тему «Современные технологии оценки технического состояния высоковольтного электрооборудования на основе измерения частичных разрядов, г.Санкт-Петербург, 2011 год; на тему «Проблемы оценки ресурса установок и сооружений энергетики» г. Санкт-Петербург, 2016 год, на тему «Диагностика основного электротехнического оборудования: проблемы, суждения и решения, г. Санкт-Петербург, г. Ош., Бишкек 20152016 годы; на тему «Контроль технического состояния оборудования объектов электроэнергетики», г.Санкт-Петербург, 2017 года; на тему «Технология контроля и управления техническим состоянием электроустановок под напряжением», г.Санкт-Петербург, 2018 год); Научно-техническом совете филиала «Комиэнерго» компании «Россети Северо-Запада» (г. Сыктывкар, 2012 год); Заседании кафедры

«Электроэнергетика, техника высоких напряжений» ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» (г. Санкт-Петербург, 2012 год); Февральских чтениях. Научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Сыктывкарского лесного института по итогам научно-исследовательской работы в 2013 году (г. Сыктывкар, 2014 год); Конференции УЦ ПАО «Ленэнерго» «Надежность, безопасность и эффективность энергетических систем» (г. Санкт-Петербург, 2015 год); International Seminar on Learning from Differences in Energy Sector (Болгария, 2016 год); III-й, IV-й, V-й Научно-практической конференции «Контроль технического состояния оборудования объектов электроэнергетики» (в рамках XVIV Международной специализированной выставки «Электрические сети России — 2016» г. Москва, 2016 год; в рамках XIX Международной специализированной выставки «Электрические сети России — 2017» г. Москва, 2017 год; в рамках Международного форума «Электрические сети» г. Москва, 2018 год); Заседании Санкт-Петербургской -Кыргызской межправительственной комиссии в рамках сотрудничества между «Петербургским энергетическим институтом повышения квалификации» и ОАО «Электрические станции», ОАО «Национальная электрическая сеть Кыргызстана», ОАО «Национальная энергетическая холдинговая компания Кыргызской Республики» на тему «Диагностика основного электротехнического оборудования: проблемы, суждения и решения» (г. Бишкек, 2016 год); XXV-й Международной научно-технической и практической конференции «Силовые и распределительные трансформаторы. Реакторы. Системы диагностики» Международная Ассоциация ТРАВЭК (г. Москва, 2017 год).

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Высогорец Светлана Петровна, 2021 год

использования

Исследование №3 реализуется путем постановки двух экспериментов. Экспериментальные работы были проведены на ГП EL-PACK G компании Elchrom (Россия) вместимостью 0,3 л. Цель исследования №3 заключалась в определении надежного периода хранения пробы газа в исследуемой модели ГП, а также определении допустимости многократного применения исследуемой модели ГП.

При реализации эксперимента №1 исследования №3 были учтены следующие требования:

- в ходе эксперимента должна быть максимально исключена утечка газа из ГП при проведении процедур отбора аликвот проб газа;

- в ходе эксперимента должна быть максимально исключена утечка газа из ГП в течение установленного периода хранения по причине повреждения/износа пробоотборных узлов ГП после их многократного открывания/закрывания;

- в ходе эксперимента должна быть максимально исключена потеря газа при введении аликвоты пробы газа в хроматографический комплекс через промежуточный элемент: посредством стеклянных шприцов;

- при реализации эксперимента должно быть учтено влияние на герметичность ГП различных температур - положительных и отрицательных.

В эксперименте №2 исследования №3 были учтены следующие требования:

- в ходе эксперимента должна быть максимально исключена утечка газа из ГП при проведении процедур отбора аликвот проб газа;

- в ходе эксперимента должна быть максимально исключена потеря газа при введении аликвоты пробы газа в хроматографический комплекс через промежуточный элемент: посредством стеклянных шприцов;

- при реализации эксперимента должно быть учтено влияние на герметичность ГП различных температур - положительных и отрицательных.

Для исключения утечки газа из ГП при проведении процедуры отбора аликвоты проб газа в ходе эксперимента №1 и №2 исследования №3, а также исключения влияния утечка газа из ГП в течение установленного периода хранения по причине повреждения/износа пробоотборных узлов ГП после их многократного открывания/закрывания в ходе эксперимента №1 исследования №3 был предусмотрен однократный отбор пробы из каждого ГП участвующего в эксперименте. Так, стартово было заполнено такое количество пакетов (8 шт), которое было равно количеству контрольных отборов проб на установленный интервал времени хранения газовой смеси (21 день), соответственно, время хранения газовой смеси в каждом ГП было индивидуально. Отбор аликвоты пробы с последующим введением ее в хроматографический комплекс проводился в следующем порядке:

- для ГП №1-1 по истечении 1 дня от начала эксперимента;

- для ГП №2-1 по истечении 2 дней от начала эксперимента;

- для ГП №3-1 по истечении 3 дней от начала эксперимента;

- для ГП №4-1 по истечении 4 дней от начала эксперимента;

- для ГП №5-1 по истечении 7 дней от начала эксперимента;

- для ГП №6-1 по истечении 9 дней от начала эксперимента;

- для ГП №7-1 по истечении 11 дней от начала эксперимента;

- для ГП №8-1 по истечении 21 дня от начала эксперимента.

Для исключения потери газа при введении аликвоты пробы газа в хроматографический комплекс через промежуточный элемент - стеклянный шприц, для реализации эксперимента №1 и №2 исследования №3 был разработан специальный переходник, предусматривающий прямой ввод аликвоты пробы газа в хроматограф

Для оценки влияния на герметичность ГП различных температур - положительных и отрицательных, в ходе эксперимента №1 хранение ГП проводилось при комнатной температуре, а в ходе эксперимента №2 - при отрицательной температуре в морозильной камере.

План экспериментальных работ представлен в приложении Е.

Эксперимент №1 «Обеспечение длительного хранения пробы газа в ГП с учетом влияния различных температур». В эксперименте №1 участвовало 2 партии ГП EL-PACK компании Elchrom (Россия) вместимостью 0,3 л различной геометрической конфигурации (см. рисунок 4.66), в каждой партии по 8 пакетов. В связи с ограниченным количеством ГП, геометрическую конфигурация ГП при анализе результатов экспериментальных работ во внимание не принимали.

Рисунок 4.66 - Общий вид газоплотных пакетов, заполненных газовой смесью

В ходе эксперимента №1 было предусмотрено наполнение обеих партий ГП поверочной газовой смесью с известными концентрациями анализируемых газов приблизительно на 90% от номинальной вместимости. Каждый ГП проходил предварительную обработку продувкой.

Рисунок 4.65 - Переходник для прямого ввода аликвоты пробы газовой смеси из ГП в хроматографический комплекс

Хранение первой партии (8 шт.) ГП между отборами проб проводили при положительной (комнатной) температуре в горизонтальном положении, с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами. Хранение второй партии (8 шт.) ГП между отборами проб проводили при отрицательной температуре (минус 150С) в морозильной камере в горизонтальном положении с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами. Отбор проб газа из ГП проводили по установленной схеме.

Эксперимент №2 «Обеспечение представительности пробы газа при многократном использовании ГП». Во втором эксперименте проводилась оценка возможности многократного применения исследуемых ГП. По окончании эксперимента №1 каждый исследуемый ГП освобождали от остатков газовой смеси, проводили его предварительную обработку - продувку, после чего наполняли поверочной газовой смесью с известными концентрациями анализируемых газов приблизительно на 90 % от номинальной вместимости. Хранение каждой партии ГП между отборами проб проводили аналогично эксперименту №1. Отбор проб газа из ГП проводили по установленной схеме.

Подготовительный этап работы с ГП EL-PACK G компании Elchrom -заполнения ГП газовой смесью для эксперимента №1. Для проведения эксперимента все исследуемые ГП предварительно три раза продували аргоном, после чего три раза продували газовой смесью. ГП наполняли газовой смесью из баллона через регулируемое пневмосопротивление, установленное на баллоне посредством капилляра из тетрафторэтилена, соединенного с помощью накидных гаек и резиновых втулок одним концом с баллоном, а другим концом - через переходник с отводом, закрытым заглушкой, с пробоотборным клапаном ГП (рисунки 4.67, 4.68).

Рисунок 4.67 - Газоплотный пакет Elchrom (модель EL- Рисунок 4.68 - Переходник с отводом для PACK G), подготовленный к заполнению газовой смесью. заполнения ГП газовой смесью.

Проведение экспериментальных работ с ГП EL-PACK G компании Elchrom. Эксперимент №1. Каждому исследуемому ГП присваивали свой порядковый номер: а) для ГП, предусматривающих хранение при положительной (комнатной) температуре -номера от 1-1 до 8-1 всего 8 пакетов; б) для ГП, предусматривающих хранения при отрицательной температуре - номера от 1-2 до 8-2 всего 8 пакетов.

Часть (8 шт) исследуемых ГП с пробами газа размещали на хранение при положительной (комнатной) температуре, вторую часть (8 шт) исследуемых ГП размещали на хранение при отрицательной температуре. Отборы проб газа из каждого исследуемого ГП проводили на 1, 2, 3, 4, 7, 9, 11, 21 день от начала эксперимента. При этом из каждого анализируемого ГП отбирали не более одной пробы. Период отбора проб газа из анализируемого ГП устанавливали индивидуально:

1. Для ГП, хранение которых проводилось при комнатной температуре: для ГП №1-1 по истечении 1 дня от начала эксперимента; для ГП №2-1 по истечении 2 дней от начала эксперимента; для ГП №3-1 по истечении 3 дней от начала эксперимента; для ГП №4-1 по истечении 4 дней от начала эксперимента; для ГП №5-1 по истечении 7 дней от начала эксперимента; для ГП №6-1 по истечении 9 дней от начала эксперимента; для ГП №7-1 по истечении 11 дней от начала эксперимента;

- для ГП №8-1 по истечении 21 дня от начала эксперимента.

2. Для ГП, хранение которых проводилось при отрицательной температуре: для ГП №1-2 по истечении 1 дня от начала эксперимента; для ГП №2-2 по истечении 2 дней от начала эксперимента; для ГП №3-2 по истечении 3 дней от начала эксперимента; для ГП №4-2 по истечении 4 дней от начала эксперимента; для ГП №5-2 по истечении 7 дней от начала эксперимента; для ГП №6-2 по истечении 9 дней от начала эксперимента; для ГП №7-2 по истечении 11 дней от начала эксперимента;

- для ГП №8-2 по истечении 21 дня от начала эксперимента

Газовую смесь для проведения хроматографического анализа дозировали в хроматограф непосредственно из ГП с помощью специально изготовленного переходника

с отводом. Для этого переходник соединяли с клапаном пакета и с входным капилляром хроматографа (рисунок 4.69), затем вращением пакета относительно клапана до упора открывали клапан и, надавливая на пакет, продували петлю крана дозатора, после чего переводили кран-дозатор в положение «анализ», запускали запись хроматограммы и закрывали клапан ГП. Дозирование газовой смеси в хроматограф проводили два раза. За результат измерения принимали среднее арифметическое результатов двух единичных измерений.

Анализ проб газа проводили на хроматографе «Кристалл-2000М» в соответствии с требованиями методики измерений [94].

Хранение ГП из партии №1 между отборами проб проводили при положительной (комнатной) температуре в горизонтальном положении с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами (подвижная часть клапана повернута по часовой стрелке до упора).

Хранение ГП из партии №2 между отборами проб проводили при отрицательной температуре в морозильной камере в горизонтальном положении с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами. Перед каждым отбором пробы проводили измерение температуры воздуха в морозильной камере с помощью цифрового контактного термометра ТК 5.06 с зондом ЗПГ-150, затем ГП с газовой смесью перед проведением отбора проб выдерживали при комнатной температуре в течение 1 часа.

Рисунок 4.69 - Дозирование газовой смеси из ГП в хроматограф

Обработка результатов измерений эксперимента №1. Результаты 16 контрольных измерений концентраций растворенных газов каждого анализируемого ГП Х!,в ... %1,9 фиксировались. Для каждого газового компонента рассчитывалось наибольшее

относительное отклонение концентрации анализируемого газового компонента от его исходного значения по формуле:

= ЮоК;-*,о| [%] (4.9)

J -4,0

где Xij, Xi,o - текущее и исходное значения концентрации i-го газового компонента, соответственно, об.%.

Герметичность для каждого исследуемого ГП признавали удовлетворительной в течение рассматриваемого периода времени, если для каждого газового компонента в течение указанного периода времени выполняется следующее условие: Дхг < 15%

В случае соблюдения вышеуказанного условия герметичности ГП формулировали экспертное заключение о возможности применения исследуемых ГП для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле Т с целью определение количественного содержания диагностических газов (Н2, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6, C2H2) хроматографическим методом.

Результаты экспериментальных работ с ГП EL-PACK G компании Elchrom.

Эксперимент №1. Для партии ГП №1 (хранение при положительной температуре) и партии ГП №2 (хранение при отрицательной температуре) в ходе экспериментальных исследований получены схожие результаты измерений:

1. По результатам хроматографического анализа концентраций диагностических газов в ГП в течение запланированного периода наблюдений (21 сутки) установлено:

- для шести из семи анализируемых газов (водород, оксид углерода, метан, этилен, этан, ацетилен) в течение всего периода наблюдений независимо от температуры хранения относительное отклонение (Axi) концентраций от исходных значений для каждого анализируемого газа не превышает установленный предел - выполнялось условие Axi < 15% (см. таблицу 4.34, 4.35).

- для диоксида углерода (СО2) наибольшее относительное отклонение (Axi) концентрации от исходного значения после четырех суток хранения превышало установленный предел - не выполнялось условие Axi < 15%.

2. По результатам анализа динамики изменения концентраций диагностических газов в течение 21 суток наблюдений установлено (см. рисунки 4.70, 4.71):

- для водорода, оксида углерода, метана, этилена, этана и ацетилена в течение всего периода наблюдений (21 сутки) закономерного изменения концентраций не установлено, концентрации газов стабильны в установленных пределах.

- в случае диоксида углерода (СО2) наблюдается незначительный рост концентрации с увеличением времени хранения.

ЧР

оч Ю О

10

0

ю

£5

к ^

ГО О. II

01 ^

I

о

5С

О, 1 п 7

п П">

1 п 1

П П1

1—4

- 0 00 ь м м м м м м 1— к— —1 —* н и м »— —« —ч »

0 i 1 1—1 1—1 1—1 1—1 1— —1 1—1 1—1 1— —1 к

-3

2

7

12

17

Н2

СО

СН4

С02

С2Н4

С2Н6

С2Н2

22 ^ сут.

Рисунок 4.70 - Зависимость концентраций диагностических газов от продолжительности хранения газовой смеси в ГП при положительной температуре (партия ГП №1)

чо ОЧ

Ю О

О? О

К ^

(0

.

т

I

01 ^

I

о ас

0

0 1 П т Ч

п П1

0 п 3,0 пп 1

- >| ч * *— —>1 * *— —■

0 1

1

-3

2

7

12

17

Н2

СО

СН4

С02

С2Н4

С2Н6

С2Н2

22 ^ сут.

Рисунок 4.71 - Зависимость концентраций диагностических газов от продолжительности хранения газовой смеси в ГП при отрицательной температуре (партия ГП №2)

Таблица 4.34 - Результаты хроматографического анализа диагностических газов в партии ГП №1 при хранении пробы при

положительной температуре.

Дата анализа Период хранения, сут t хран., °С Результаты контрольных измерений концентраций газов, об.%

Н2 со СН4 С02 с2Н4 с2Н6 с2Н2

с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, %

22.12.2014 0 23,5 0,011 0 0,0124 0 0,0029 0 0,021 0 0,0056 0 0,0071 0 0,0046 0

23.12.2014 1 22,9 0,0107 3 0,012 3 0,0028 3 0,024 14 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

24.12.2014 2 22,3 0,0108 2 0,0122 2 0,0028 3 0,024 14 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

25.12.2014 3 21,8 0,0109 1 0,0122 2 0,0029 0 0,027 29 0,0054 4 0,0068 4 0,0043 7

26.12.2014 4 22,4 0,011 0 0,0123 1 0,0029 0 0,027 29 0,0055 2 0,0068 4 0,004 13

29.12.2014 7 22,4 0,0109 1 0,0122 2 0,0028 3 0,029 38 0,0054 4 0,0067 6 0,0043 7

30.12.2014 8 21,7 0,0109 1 0,0121 2 0,0028 3 0,032 52 0,0052 7 0,0065 8 0,0042 9

31.12.2014 9 21,8 0,0108 2 0,0121 2 0,0028 3 0,027 29 0,0053 5 0,0066 7 0,0043 7

12.01.2015 21 19,3 0,011 0 0,0122 2 0,0028 3 0,032 52 0,0051 9 0,0063 11 0,0041 11

Таблица 4.35 - Результаты хроматографического анализа диагностических газов в партии ГП №2 при хранении пробы при

отрицательной температуре.

Дата анализа Период хранения, сут t хран^ °С Результаты контрольных измерений концентраций газов, об.%

Н2 со сН4 с02 с2Н4 с2Н6 с2Н2

с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, %

22.12.2014 0 0,011 0 0,0124 0 0,0029 0 0,021 0 0,0056 0 0,0071 0 0,0046 0

23.12.2014 1 -12,9 0,0106 4 0,0119 4 0,0028 3 0,024 14 0,0053 5 0,0067 6 0,0043 7

24.12.2014 2 -13,0 0,011 0 0,0122 2 0,0029 0 0,024 14 0,0055 2 0,0069 3 0,0044 4

25.12.2014 3 -13,3 0,0109 1 0,0122 2 0,0029 0 0,026 24 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

26.12.2014 4 -13,3 0,011 0 0,0123 1 0,0029 0 0,028 33 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

29.12.2014 7 -10,4 0,011 0 0,0123 1 0,0029 0 0,025 19 0,0055 2 0,0068 4 0,0045 2

30.12.2014 8 -8,4 0,0109 1 0,0122 2 0,0029 0 0,026 24 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

31.12.2014 9 -14,7 0,0109 1 0,0122 2 0,0029 0 0,027 29 0,0054 4 0,0068 4 0,0044 4

12.01.2015 21 -9,9 0,0111 1 0,0123 1 0,0028 3 0,031 48 0,0053 5 0,0064 10 0,0042 9

Подготовительный этап работы с ГП EL-PACK G компании Elchrom -заполнения ГП газовой смесью для эксперимента №»2. Для подтверждения результатов измерений эксперимента №1 исследования №3 и оценки возможности многократного применения исследуемых ГП, в эксперимент №2 ГП освобождали от остатков газовой смеси и повторяли эксперимент. Для этого все освобожденные от остатков газовой смеси ГП предварительно трижды продували аргоном, после чего три раза продували газовой смесью. ГП наполняли газовой смесью из баллона через регулируемое пневмосопротивление, установленное на баллоне посредством капилляра из тетрафторэтилена, соединенного с помощью накидных гаек и резиновых втулок одним концом с баллоном, а другим концом - через переходник с отводом, закрытым заглушкой, с пробоотборным клапаном ГП.

Проведение экспериментальных работ с ГП EL-PACK G компании Elchrom. Эксперимент №2. Каждому исследуемому ГП каждой партии сохраняли ранее присвоенный в эксперименте №1 порядковый номер. Часть (8 шт) исследуемых ГП с пробами газа размещали на хранение при положительной (комнатной) температуре, вторую часть (8 шт) исследуемых ГП размещали на хранение при отрицательной температуре. Отборы проб газа из каждого исследуемого ГП проводили на 1, 2, 3, 4, 7, 9, 11, 21 день от начала эксперимента. При этом из каждого анализируемого ГП отбирали не более одной пробы. Период отбора проб газа из анализируемого ГП устанавливали индивидуально согласно схемы отбора, указанной в эксперименте №1.

Газовую смесь для проведения хроматографического анализа дозировали в хроматограф непосредственно из ГП с помощью специально изготовленного переходника с отводом, указанного в эксперименте №1. Дозирование газовой смеси в хроматограф проводили два раза. За результат измерения принимали среднее арифметическое результатов двух единичных измерений.

Анализ проб газа проводили на хроматографе «Кристалл-2000М» в соответствии с требованиями методики измерений [94].

Хранение ГП из партии №1 между отборами проб проводили при комнатной температуре в горизонтальном положении с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами (подвижная часть клапана повернута по часовой стрелке до упора).

Хранение ГП из партии №2 между отборами проб проводили при отрицательной температуре в морозильной камере в горизонтальном положении с отсоединенным переходником, с закрытыми пробоотборными клапанами. Перед каждым отбором пробы проводили измерение температуры воздуха в морозильной камере с помощью цифрового контактного термометра ТК 5.06 с зондом ЗПГ-150, затем ГП с газовой смесью перед проведением отбора проб выдерживали при комнатной температуре в течение 1 часа.

Обработка результатов измерений эксперимента №2. Результаты 16 контрольных измерений концентраций растворенных газов каждого анализируемого ГП Xi,o ... Xi,9 фиксировались. Для каждого газового компонента рассчитывалось наибольшее относительное отклонение концентрации анализируемого газового компонента от его исходного значения по формуле:

гш^^ (4.10)

х1,0

где Xij , Xi,o - текущее и исходное значения концентрации i-го газового компонента, соответственно, об.%.

Герметичность для каждого исследуемого ГП признавали удовлетворительной в течение рассматриваемого периода времени, если для каждого газового компонента в течение указанного периода времени выполнялось условие: Дхг < 1 5%

В случае соблюдения вышеуказанного условия герметичности ГП формулировали экспертное заключение о возможности многократного применения исследуемых ГП для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле Т с целью определение количественного содержания диагностических газов (Н2, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6, C2H2) хроматографическим методом.

Результаты экспериментальных работ с ГП EL-PACK G компании Elchrom. Эксперимент №2. (повторное использование газоплотных пакетов). 1. По результатам хроматографического анализа концентраций диагностических газов в ГП в течение запланированного периода наблюдений (21 сутки) установлено:

- в партии ГП №1 и партии ГП №2 для шести из семи анализируемых газов (водород, оксид углерода, метан, этилен, этан, ацетилен) в течение всего периода наблюдений относительное отклонение (Axi) концентраций от исходных значений для каждого анализируемого газа не превышало установленный предел - выполнялось условие Axi < 15% (см. таблицу 4.36, 4.37);

- для диоксида углерода наибольшее относительное отклонение (Ах;) концентрации от исходного значения превышало установленный предел (не выполнялось условие Ах; < 15%): в партии ГП №1 (хранение при комнатной температуре) - по истечении девяти суток хранения, в партии ГП №2 (хранение при отрицательной температуре) - по истечении семи суток хранения.

2. По результатам анализа динамики изменения концентраций диагностических газов в течение 21 суток наблюдений установлено (см. рисунок 4.72, 4.73):

- отсутствие закономерного изменения концентраций для водорода, оксида углерода, метана, этилена, этана и ацетилена в течение всего периода наблюдений (21 сутки);

- в случае диоксида углерода установлен незначительный рост концентрации с увеличением времени хранения.

чо ОЧ

Ю О

<0 О

К ^

(б О. II

V ^

I

о ас

0, 02. 1 П' У

п ,02 П1

,01 1

—4 Ь i

0, ии5 0

3—

2

7

12

17

Н2

СО

СН4

С02

С2Н4

С2Н6

С2Н2

22 ^ сут.

Рисунок 4.72 - Зависимость концентраций диагностических газов от продолжительности хранения газовой смеси в ГП при положительной температуре (партия ГП №1, серия испытаний №2 - повторное

использование ГП)

so

os Ю О

of О

К 5 J (U Q. II 01 J I О SC

и из т п j т

п ГП

т п т г" *

п 0,0 П1

0 0,0 00 1 » S - >—1 м * н и я — к— —1 —* 1— <— —1 —а »— к— —\ —я — к— —\ —я »

0 т —1 1— —1 1— —1 1— —1 к

Н2

СО

CH4

CO2

C2H4

C2H6

C2H2

2

7

12

17

22 t, сут.

Рисунок 4.73 - Зависимость концентраций диагностических газов от продолжительности хранения газовой

смеси в ГП при отрицательной температуре (партия ГП №2, серия испытаний №2 - повторное

использование ГП)

Выводы по результатам исследования №3 ГП EL-PACK G компании Elchrom.

ГП EL-PACK G производства компании Elchrom (Россия) надежно обеспечивают представительность проб газа газового реле Т, содержащих водород, оксид углерода, диоксид углерода, метан, этилен, этан, ацетилен, в течение 3 суток при положительной или отрицательной температуре.

ГП Elchrom EL-PACK G допустимо использовать для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле Т при положительной и отрицательной температуре окружающего воздуха.

Допустимо многократное использование ГП Elchrom EL-PACK G для отбора, хранения и транспортировки проб газа, при условии хранения пробы газа в течение 3 суток при положительной и отрицательной температуре.

В качестве рекомендации по эксплуатации ГП Elchrom EL-PACK G можно указать следующее: имеется конструктивная особенность пакета - для обеспечения герметичности клапан должен как закрываться, так и открываться до упора, в противном случае в промежуточном положении имеет место некоторая негерметичность, которая может привести к проникновению воздуха в пакет или утечке газовой смеси. Данная рекомендация, особенность конструкции клапана, включена в инструкцию по эксплуатации ГП EL-PACK G производителем Elchrom.

Таблица 4.36 - Результаты хроматографического анализа диагностических газов в партии ГП №1 при хранении пробы при

положительной температуре (серия испытаний №2 - повторное использование ГП)

Период хранения, сут Результаты контрольных измерений концентраций газов, об.%

Дата t хран^ Н2 со сН4 с02 с2Н4 с2Н6 с2Н2

анализа °С с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, %

19.01.2015 0 22,7 0,0104 0 0,0127 0 0,0027 0 0,023 0 0,0053 0 0,0067 0 0,0041 0

20.01.2015 1 24,4 0,0104 0 0,0118 7 0,0027 0 0,022 4 0,0053 0 0,0067 0 0,0041 0

21.01.2015 2 23,8 0,0104 0 0,0117 8 0,0027 0 0,023 0 0,0052 2 0,0066 1 0,004 2

22.01.2015 3 23,1 0,0104 0 0,0116 9 0,0027 0 0,024 4 0,0052 2 0,0065 3 0,004 2

23.01.2015 4 24,1 0,0103 1 0,0116 9 0,0027 0 0,024 4 0,0052 2 0,0065 3 0,004 2

26.01.2015 7 23,1 0,0103 1 0,0116 9 0,0027 0 0,025 9 0,0051 4 0,0064 4 0,0038 7

28.01.2015 9 23,2 0,0104 0 0,0117 8 0,0027 0 0,028 22 0,005 6 0,0063 6 0,0036 12

30.01.2015 11 23,1 0,0105 1 0,0117 8 0,0027 0 0,025 9 0,0052 2 0,0064 4 0,0039 5

09.02.2015 21 24,6 0,0103 1 0,0117 8 0,0027 0 0,028 22 0,005 6 0,0062 7 0,0038 7

Таблица 4.37 - Результаты хроматографического анализа диагностических газов в партии ГП №2 при хранении пробы при

отрицательной температуре (серия испытаний №2 - повторное использование ГП)

Дата анализа Период хранения, сут t хран^ °С Результаты контрольных измерений концентраций газов, об.%

Н2 со сН4 с02 с2Н4 с2Н6 с2Н2

с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, % с, об.% А, %

19.01.2015 0 0,0105 0 0,0121 0 0,0027 0 0,022 0 0,0053 0 0,0067 0 0,0041 0

20.01.2015 1 -15,4 0,0104 1 0,0118 2 0,0027 0 0,022 0 0,0053 0 0,0066 1 0,0041 0

21.01.2015 2 -14,5 0,0104 1 0,0117 3 0,0027 0 0,023 5 0,0053 0 0,0066 1 0,0041 0

22.01.2015 3 -13,1 0,0105 0 0,0116 4 0,0027 0 0,023 5 0,0051 4 0,0065 3 0,004 2

23.01.2015 4 -13,5 0,0103 2 0,0116 4 0,0027 0 0,024 9 0,0051 4 0,0064 4 0,004 2

26.01.2015 7 -16,0 0,0103 2 0,0117 3 0,0027 0 0,027 23 0,005 6 0,0062 7 0,0038 7

28.01.2015 9 -16,5 0,0103 2 0,0117 3 0,0027 0 0,029 32 0,005 6 0,0062 7 0,0036 12

30.01.2015 11 -16,5 0,0104 1 0,0117 3 0,0027 0 0,026 18 0,0051 4 0,0064 4 0,0039 5

09.02.2015 21 -16,5 0,0104 1 0,0117 3 0,0027 0 0,031 41 0,0049 8 0,0061 9 0,0037 10

4.6.1.4. Расчет суточный утечки газа из анализируемых газоплотных пакетов

Для сравнительного анализа герметичности ГП разных изготовителей оправдано провести расчет относительной суточной утечки газа. На основании проведенных исследований произведен расчет относительной суточной утечки газа YAij (%/сут.) по следующей формуле:

..... /Ai6-Arn3M\ 1 ... /,.114

YAij = (———) * - * 100 (4.11)

где Ai6 - базовый замер, исходная концентрация i-ого газа в ГП, об%; Ашзм -концентрация i-го газа по истечении установленного периода хранения ГП об%; n -количество дней хранения ГП, дн.

Результата расчета относительной суточной утечки газа из ГП различных изготовителей при хранении в течение 3 дней при различных температурах представлены в таблице 4.38.

Из таблицы 4.38 следует, что относительная суточная утечка при хранении ГП EL-PACK G (Россия, Elchrom) в течение 3 дней меньше относительной суточной утечки ГП SKC (SKC, США), что указывает на их лучшую герметичность. Соответственно, максимальная относительная среднесуточная утечка компонентов газа для ГП EL-PACK G при хранении в течение 3 суток составила не более 2%/сут, для ГП SKC - не более 12%.

Таблица 4.38 - Относительная суточная утечка газа в анализируемых ГП.

Наименова ние газа Суточная утечка газа при хранении пакетов EL-PACK G (Россия, Elchrom) Суточная утечка газа при хранении пакетов БКС (БКС модель №232-02,

в течение 3 дней при различных США) в течение 3 дней при различных

температурах, %/су т. температурах, %/су т.

При При При При

положительной отрицательной положительной отрицательной

температуре температуре температуре температуре

Н2 0 0 2,9 12

СО 2,3 1,4 1,2 4,2

СН4 0 0 0,7 4,2

СО2 1,4 1,5 1,6 0,9

С2Н4 0,6 1,3 0 2,3

С2Н6 1 1 2 3,6

С2Н2 0,8 0,8 0 3,3

4.6.2. Разработка методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой с постановкой специального эксперимента по оценке ее

метрологических характеристик

4.6.2.1. Разработка методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных

пакетов

На основе проведенных исследований проверки герметичности ГП разработана «Методика оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой», изложенная в приложении Ж.

Данная методика проверки ГП рекомендована к применению при конторе качества ГП на производстве заводом-изготовителем, вновь поступивших ГП на предприятие при входном контроле качества продукции, при оценке возможности применения ГП по истечении назначенного срока эксплуатации и в любых других случаях, когда требуется подтвердить/определить применимость ГП для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле.

Сущность метода заключается в оценке стабильности газовой среды, введенной в анализируемый ГП при заданных условиях. В ГП вводится газовая смесь (поверочная) с известными концентрациями анализируемых газов приблизительно на 90% от номинальной вместимости ГП. Изменение концентраций анализируемых газов (водорода - Н2, оксида углерода - СО, диоксида углерода - СО2, метана - СН4, ацетилена - С2Н2, этилена - С2Н4, этана - С2Н6) оценивается по результатам хроматографического анализа.

Для проведения измерений предусмотрен хроматографический комплекс, позволяющий обеспечить измерение компонентов газа: водорода - Н2, оксида углерода -СО, диоксида углерода - СО2, метана - СН4, ацетилена - С2Н2, этилена - С2Н4, этана -С2Н6. Предел обнаружения определяемых газов должен быть не выше требований, указанных в п.1.1.2 РД 153-34.0-46.302-00 [122], п.1.4 РД 34.46.303-98 [118]. Хроматографический комплекс и методики анализа должны обеспечивать погрешность измерения газов не хуже значений, указанных в п.1.1.3 РД 153-34.0-46.302-00 [122].

Газовую смесь для проведения хроматографического анализа дозируют в хроматограф непосредственно из ГП (прямой ввод пробы газа в хроматографический

комплекс) с помощью специального переходника с отводом (рисунок 4.75). Переходник специально разработан для дозирования и ввода пробы в хроматографический комплекс напрямую (рисунок 4.74, 4.75).

Рисунок 4.74 - Переходник для отбора пробы газа из ГП (два типа исполнения).

.41

Рисунок 4.75 - Переходник для прямого ввода аликвоты пробы газовой смеси из ГП в хроматографический комплекс (два типа исполнения).

Схема конструкции переходника представлена на рисунке 4.76. Тройник, накидная гайка, заглушка, резиновая втулка являются составной частью комплекта ЗИП к хроматографическому комплексу. Все сочленения элементов переходника регламентированы заводской документацией к хроматографическому комплексу и обеспечивают удовлетворительную герметичность. Пайка соединения медной трубки и накидной гайкой предусмотрена для герметичной стыковки отрезка резиновой трубки из комплекта ГП со штуцером пакета

Рисунок 4.76 - Схема конструкции переходника для дозирования и прямого ввода пробы в

хроматографический комплекс

Критерием оценки стабильности газовой среды в анализируемом ГП является стабильность концентраций газовых компонентов (водорода Н2, оксида углерода со, диоксида углерода с02, метана сш, этилена с2Ш, этана с2Н6, ацетилена с2Ш) в пределах 13% от базового замера, в течение установленного периода хранения - на второй экспериментальный день, при условии проведения одного контрольного измерения, выполненного одним оператором на одном и том же хроматографическом комплексе.

Для каждого газового компонента рассчитывается наибольшее относительное отклонение концентрации анализируемого газового компонента от его исходного базового значения по формуле:

.И^!, (4.12)

х1, о

где Ху, Х!,в - текущее и исходное (базовое) значения концентрации 1-го газового компонента, соответственно, об.%.

Герметичность для каждого исследуемого ГП признают удовлетворительной в течение рассматриваемого периода времени, если для каждого газового компонента в течение указанного периода времени выполняется условие, что Дхг < 13%.

4.6.2.2. Организация специального эксперимента по оценке метрологических характеристик методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных

систем с гибкой оболочкой

Для оценки метрологических характеристик «Методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой» проведен специальный эксперимента. План эксперимента представлен в приложении И.

В качестве критерия оценки герметичности ГП, позволяющего сделать вывод о возможности его применения для отбора, хранения и транспортировки проб газа газового реле, предложено использовать вывод о стабильности концентраций компонентов газовой смеси (в условиях эксперимента - поверочной смеси) в ГП в течение суток.

Определяющим в принятии решения о стабильности концентраций компонентов газовой смеси в ГП в течение суток является расхождение между результатами последовательных измерений концентраций в одном и том же ГП с интервалом в одни сутки. Количественной мерой оценки стабильности концентраций компонентов газовой

смеси в ГП в течение суток служит предел внутрилабораторной прецизионности Rл. Таким образом, если расхождение между двумя результатами анализа для каждого газового компонента в одном и том же ГП, полученными с интервалом в одни сутки, не превышает установленного предела Rл, стабильности концентраций компонентов газовой смеси в ГП в течение суток признают удовлетворительной, а, соответственно, испытуемый ГП признают герметичным и пригодным к использованию по назначению.

В ходе данного эксперимента проведена оценка следующих метрологических характеристик результатов измерения концентраций семи диагностических газов -водорода, метана, оксида углерода, диоксида углерода, этилена, этана, ацетилена:

- показатель повторяемости (в виде предела повторяемости г л);

- показатель внутрилабораторной прецизионности (в виде предела внутрилабораторной прецизионности Rл).

Предварительно определено необходимое достаточное количество ГП для достоверной оценки внутрилабораторной прецизионности при реализации методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой.

Согласно рекомендаций п.6.1.3, сноска 1 РМГ 76-2014 [128] - оценку контролируемого показателя качества считают достоверной, если неопределенность этой оценки не превышает 0,33. Необходимое количество результатов измерений оценено по п. 6.3.2 часть 1 ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 [49]. Т.к. соотношение показателей внутрилабораторной прецизионности и повторяемости y=OR/o г заранее неизвестно, определим его приблизительно, ориентируясь на схожую методику измерения МКХА 0303 [94]. Согласно МКХА 03-03 [94] для всех рассматриваемых газов установлен предел повторяемости г=10% и относительная погрешность 8=15%. Рассчитанный на основе 8 предел воспроизводимости R составляет 21%, тогда у=^/стг=К/г«2. Использование коэффициента у=2 обеспечивает, некоторый «запас точности» определения показателей качества методики оценки герметичности ГП.

За результат измерения в данном эксперименте принимаем среднее арифметическое четырех (п=4) результатов единичных измерений (параллельных определений).

Используя значения п=4 и у=2 и принимая неопределенность оценки внутрилабораторной прецизионности AR=0,33, по таблице 1 ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002

[49] путем интерполяции находим необходимое количество результатов измерений, равное 13.

Таким образом, в рамках эксперимента было использовано тринадцать ГП, в каждом из которых производилось по два измерения в условиях внутрилабораторной прецизионности (интервал между двумя измерениями - одни сутки; хранение ГП проводилось в одинаковых условиях - при комнатной температуре; каждое измерение представляло собой серию из четырех единичных измерений).

Измерения концентраций газовых компонентов проводились на хроматографическом комплексе «Кристалл-2000М» производства СКБ «Хроматэк» (г. Йошкар-Ола).

В ходе эксперимента ГП заполняли поверочной газовой смесью (ГСО 10611-2015 производства ООО «ПГС-Сервис», уровень концентраций анализируемых газов, об.%: СО 0,01; СО2-0,01; СН4-0,002; С2Н4-0,002; С2Н6-0,002; С2Н2-0,002; Н2-0,01).

Статистическая обработка результатов измерений проводилась следующим образом.

А) Оценка показателя повторяемости. Оценку показателя повторяемости проводили в соответствии с п. 5.2.1 РМГ 61-2010 [127]

Получили Ь=13 результатов Хг анализа, каждый из которых рассчитывали, как среднее арифметическое результатов четырех единичных анализов (N=4):

Х1 = (4.13)

где I = 1, ... , Ь.

Для каждого из L результатов анализа рассчитывали выборочную дисперсию результатов определений:

Х')2 N (100Хц-Х')2

г=1 1 _ ¿—ч=\ 1

52=^=1-:— = ±^=1-:— (4.14)

' N-1 3 у >

Проверили гипотезу о равенстве генеральных дисперсий, используя критерий Кохрена. Для этого выбрали максимальную дисперсию (Я^)тах и рассчитали критерий Кохрена:

= (4.15)

Сравнили полученное значение с табличным &табл. для степеней свободы v=N-1=4-1=3 и ^=13 (приложение И, таблица И.1, РМГ 61-2010 [127]).

При выполнении условия Оша < Отабл переходят к расчету &•, при невыполнении

условия Gmax< Отабл дисперсия (£^)шк и соответствующие ей результаты определений

считают выбросами и в дальнейших расчетах не используют. Выбирают следующую

величину (^ и повторяют проверку по критерию Кохрена. В дальнейших расчетах

используют только проверенные на однородность дисперсии.

Рассчитали выборочное среднеквадратическое отклонение, характеризующее повторяемость результатов единичного анализа:

= д

У1 52

(4.16)

где L' - число неотброшенных дисперсий.

Установили показатель повторяемости результатов анализа в виде предела повторяемости г, принимая с =

Т = Ф(Р=0.95,П=4)°> = 3,63 Бг (417)

Б) Оценка показателя внутрилабораторной прецизионности МВИ. Оценку показателя внутрилабораторной прецизионности проводили в соответствии с п. 8.2 ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 [50].

Для каждого ГП рассчитали расхождение (размах) между полученными результатами измерений относительно среднего значения (%):

Нк1 = юо^^, где = (4.18)

Так как для каждого ГП проведено два измерения в условиях внутрилабораторной прецизионности среднее квадратичное отклонение внутрилабораторной прецизионности рассчитывали по формуле:

2

I

5«л= I (419)

Установили показатель внутрилабораторной прецизионности результатов анализа в виде предела внутрилабораторной прецизионности Яд, принимая °Кл :

^Л = Q(P=0.95■,n=2)aRЛ = 2,77 5ЯЛ (4.20)

4.6.2.3. Обсуждение результатов специального лабораторного эксперимента

Результаты измерений при реализации специального эксперимента по оценке метрологических характеристик «Методики оценки герметичности газоплотных пробоотборных систем с гибкой оболочкой» представлены в приложении К.

Оценка показателя повторяемости. Для оценки показателя повторяемости -предела повторяемости Гд использовали значения всех 26 результатов измерений, полученных в условиях повторяемости (исходных измерений и измерений через 1 сутки хранения ГП).

В соответствии с планом эксперимента (приложение И) из полученных результатов с помощью критерия Кохрена исключены «выбросы». Значения выборочных дисперсий результатов определений после исключения «выбросов» и результаты оценки показателя повторяемости результатов измерений для каждого газового компонента смеси представлены в таблице 4.39 (заливкой отмечены позиции исключенных «выбросов»).

Таблица 4.39 - Результаты расчета значения выборочных дисперсий результатов определений после исключения «выбросов» и результаты оценки показателя повторяемости г, результатов измерений.

№ ГП -■' , отн. %

Н2 СО СН4 СО2 С2Н4 С2Н6 С2Н2

1 0,509985 0,828795 0,143623 32,37127 2,511781 5,477446

2 0,31137 0,163242 0,094007 4,58882 0,361674 0,492124 2,142189

3 0,56911 16,29206 3,767275 4,139733

4 2,653269 0,061351 0,011604 4,975405 0,060509 0,25411 1,960362

№ ГП -■' , отн. %

Н2 СО СН4 СО2 С2Н4 С2Н6 С2Н2

5 4,300982 0,023594 0,083619 5,256944 0,552232 0,571695 1,69876

6 0,757667 0,150903 0,097007 4,306092 0,12639 0,075706 0,432493

7 0,630677 0,138251 0,029998 5,938849 0,05574 0,191503 0,296583

8 1,302961 0,465149 0,143027 0,920906 0,482753 2,453749 1,176404

9 1,209761 0,025879 0,138918 21,95447 0,797064 1,23908 0,400265

10 0,523582 0,116268 0,377502 3,739637 0,144132 0,256859 4,868567

11 0,695471 0,017589 0,112132 7,134235 0,423319 0,928887 0,102224

12 0,532887 0,022412 0,0824 3,150384 0,177233 0,078978 2,015613

13 2,502979 0,102858 0,183102 0,189647 0,056863 0,197151 3,389154

1' 0,214535 44,84481 3,419149 4,932163

2' 0,450292 0,612443 0,567506 14,08765 0,541444 0,32044 0,591415

3' 0,417665 0,092014 0,18669 0,146976 0,39701 0,320078 4,502861

4' 0,882557 0,055099 0,251931 1,738949 0,727916 0,767802 2,686505

5' 1,813118 0,105458 0,285284 0,404031 0,052636 0,117247 1,266404

6' 1,339099 0,339292 0,622707 2,730438 0,351497 0,439232 4,715941

7' 3,897412 10,61295 2,211415 0,79668

8' 0,651526 1,280047 1,102835 2,507102

9' 1,983268 0,384193 21,34883 0,090754 0,430434

10' 2,217509 0,180659 0,204129 5,384817 0,146122 0,195476 0,255171

11' 2,212429 0,123128 0,09134 0,40192 0,141863 0,014176 0,357893