Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Расчет коэффициента Пирсона по формуле (2.2):

.

Полученный коэффициент корреляции говорит о заметной связи между датой отказа и широтой (географическим расположением) отказавшего изолятора. Однако, согласно теории статистики, если одно из значений выборки существенно отличается от общего тренда, то данное значение учитывать не следует. В качестве такого «выпадающего» значения имеем отказ от 04.04 с широтой 43.18, характерный для начала марта, в начале апреля же отказы происходят вблизи 50-го градуса широты. Если исключить данный отказ из расчета, то получим коэффициент корреляции Пирсона равный 0,76, что уже показывает высокую связь между датой отказа и его географическим положением. Причиной столь существенного отличия отказа, произошедшего 04.04, от общей тенденции следует считать с большой долей вероятности следует считать одну из следующих причин: расположение изолятора в тени в течении всего светового дня, либо причина, не связанная с той, в результате которой происходили отказы в расчете коэффициента корреляции в таблице 3.3.

Проведенный анализ показывает, что подавляющее число отказов происходит с изоляторами производства Гжельского завода «Электроизолятор», особенно изготовленные в 2002, 2004 и 2006 годах. В то же время изоляторы Пермского завода «ЭЛИЗ», работая в аналогичных условиях отказывают в разы реже. Несмотря на заметное превышение фактов отказов изоляторов установленных в фиксаторов, стоит отметить: во-первых, проведенный расчет, доказывающий, что нагрузки, действующие на фиксаторный изолятор в процессе эксплуатации, находятся в пределах нормы; во-вторых, как было отмечено в [9], наибольшим нагрузкам подвергаются изоляторы в фиксаторе и пяте консоли, однако, согласно статистики на втором месте по количеству идут отказы изоляторов в тяге, т.е. вероятно величина механических нагрузок не является основной причиной массовых отказов изоляторов. Видна заметная связь между температурой окружающей среды и частотой отказов. Влияние частых перепадов температур и разрушения от этого изоляторов может свидетельствовать о том, что в теле изолятора присутствует влага, которая замерзая создает микротрещины и, тем самым, снижает механическую прочность изолятора. Возможно, влага содержится в дефектных изоляторе из-за пористости керамики, большей пористости, чем у исправных изоляторов.

4.3 Анализ структуры и химического состава изолятора

Для проведения исследований использовали изоляторы марки ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1 № 1 и № 2, в дальнейшем 1 и 2 соответственно. Изолятор 1 в процессе эксплуатации не разрушился и поэтому изготовленные из его материала образцы были использованы в качестве эталона – сравнения. Изолятор 2 в процессе эксплуатации самопроизвольно разрушился. Изображения поверхности изломов образцов во вторичных (морфология поверхности) и отраженных (элементный или фазовый контраст) электронах были получены методом растровой электронной микроскопии. Элементный состав поверхности образцов исследован методом энергодисперсионного микрорентгеноспектрального анализа. Использованное оборудование - растровый электронный микроскоп SU-70 фирмы Hitachi с приставной для ЭДС анализа UltraDry фирмы ThermoFisherScientific. Изображение в отраженных электронах позволяет судить о наличии фазовых или элементных неоднородностях в поверхностных слоях изломов. Изображение во вторичных электронах является более близким по виду к оптическим изображениям и в большей степени отражает морфологические признаки излома. Необходимо отметить, что проведение микрорентгеноспектрального анализа на поверхности изломов не позволяет судить о количественном элементном составе, но вполне достоверно отражает качественные характеристики.

На первом этапе была изучена поверхность излома изолятора 2, который разрушился в процессе эксплуатации. В качестве одной из гипотез причин разрушения в данном случае рассматривали неоднородность структуры или состава, возникшая в процессе изготовления изолятора, что привело к его разрушению в неблагоприятных условиях эксплуатации. Для этого были изучены изломы поверхности разрушения. На рисунке 4.3 приведены изломы изолятора 2, различных участков при увеличении 50Х и 300Х.

Рисунок 4.3 – Поверхность изломов изолятора 2: а – вид поверхности разрушения при увеличении 50Х; б –характерные участки поверхности разрушения при увеличении 300Х

При исследовании излома установлено, что он является однородным по структуре и не содержит крупных локальных или других включений, влияющих на зарождение и процесс разрушения материала. Для проверки предположения о неоднородности состава использовали ЭДС приставку. Анализируя полученные результаты можно сделать вывод об отсутствии неоднородности распределения элементов по поверхности изломов.

На втором этапе изучали изломы, изготовленные в лабораторных условиях из изоляторов 1 и 2. На рис. 2 представлен вид исследуемых изломов. Излом изолятора 2 обладает сравнительно более крупными структурными составляющими относительно излома изолятора 2 (рисунок 2, б). Существенная разница в структуре материалов изоляторов видна по количеству пор. Количество пор в структуре изолятора 2 значительно больше.

а б

Рисунок 3.4 – Поверхность изломов изолятора в режиме вторичных электронов: а – изолятор1; б – изолятор 2

Исследование изломов при больших увеличениях (рисунок 3) позволяет установить, кроме большего количества пор в материале изолятора 2 (рис. 3, в), наличие в нем более резких границ перехода между структурными составляющими. Что может предположительно свидетельствовать о недостаточной адгезии между структурными составляющими материала изолятора. Необходимо отметить, что при большем увеличении существенной разницы в фазовом и элементном распределении не обнаружено.

Рисунок 3.5 – Поверхность изломов изоляторов 1 и 2 в режиме отраженных электронов: а – изолятор 1; б – изолятор 2

На третьем этапе исследований изучали структуру поверхности глазури (рисунок 4.6). При увеличении 300 видно, что глазурь изолятора 1 более однородна (рисунок 4.6 а), хотя имеет ряд элементной или фазовой неоднородности локального характера. На глазурованной поверхности изолятора 2 имеются локальные включения относительно больших размеров, при этом неоднородности элементного или фазового составов значительно выше как на микролокальном уровне, так и в виде пятен (рисунок 4.6, б).

Рисунок 3.6 – Поверхность глазури изоляторов: а – изолятор1;б – изолятор 2

Как следует из анализа приведенных изображений, локальные частицы материала глазури изолятора 2 слабо связаны с остальным материалом. Размытые границы фазовой или элементной неоднородности включений глазури изолятора 1 свидетельствуют о более высокой адгезии их к остальному материалу глазури.

Таким образом, наиболее существенные различия в структуре изолятора 1 и 2 заключаются в значительно большей пористости последнего. При этом глазурованное покрытие изолятора 2 содержит включения больших размеров, а структурная или фазовая неоднородность гораздо выше, чем изолятора 1. Данный факт, говорит о качестве глазури, о ее свойстве защищать пористое тело изолятора от климатических воздействий. При высокой неоднородности, малой адгезии, вероятно прямое попадание влаги на тело изолятора, что будет иметь решающее значение в осенний и весенний период.

При наличии влаги в порах или попадании ее в изолятор через слой глазури, при замерзании будет происходить постепенное, с каждым новым циклом оттаивания и замерзания, разрушение целостности структуры изолятора. Разрушение целостности структуры изолятора непременно приведет к ухудшению его механических и электрических характеристик, следовательно важно контролировать качество изготовления изоляторов.

4.4 Выводы по результатам проведенных испытаний

По результатам проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:

1) Массовые отказы изоляторов связаны с качеством изготовления;

2) Основным параметром, выявляющем дефектность изолятора, является повышенная пористость тела изолятора и его покрытия - глазури;

3) Найденный параметр (пористость), выявляющий дефектность изоляторов, пригоден для разработки метода неразрушающей диагностики стержневых изоляторов.

5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ СТЕРЖНЕВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Как было выяснено, параметром, отражающим дефектность изолятора, является его пористость. Выявление повышенной пористости возможно как напрямую (поиск в теле изолятора и на его поверхности повышенной пористости) либо по косвенным признакам, например, по диэлектрическим потерям.

Диэлектрические потери в твердых диэлектриках могут быть вызваны разными причинами, в том числе и обусловленные неоднородностью структуры, наблюдаемой как раз в пористой керамике. Если же все остальные параметры изоляторов, кроме пористости, будут идентичны, то величина диэлектрических потерь будет иметь зависимость от ее величины. Величину же диэлектрических потерь учитывают с помощью tgδ - тангенса, отражающего отношение величины активных потерь, обусловленных в том числе величиной пористости, к величине реактивных потерь, обусловленных изоляционными свойствами изучаемого объект. До проведения экспериментов сложно точно предсказать данную зависимость, т.к. в зависимости от того, какой газ находится в порах, будет зависеть его диэлектрическая проницаемость, и как следствие тангенс угла диэлектрических потерь. [12] Но, т.к. изолятор будет сравниваться с другими, эталонными, изготовленными на этом же заводе, по тем же нормам, то и состав газа будет идентичен.

В качестве второго способа диагностики, основанного на "прямом" поиске повышенной пористости в теле и на покрытии изолятора, можно использовать ультразвуковую дефектоскопию. Среди различных видов ультразвуковй дефектоскопии наиболее перспективными выглядят импедансный метод и метод свободных колебаний.

Принцип работы дефектоскопов использующих импедансныйметод основан на различии полного механического сопротивления (импеданса) дефектного участка по сравнению с доброкачественным. Метод заключается в измерении импеданса изделия датчиками (пьезоэлементами), сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты.Особенностью данного метода является то, что излучатель и приемник волн, должны иметь качественный контакт с телом изделия, из чего следует, что помимо зачистки и, возможно, нанесения специальных смазок на место контакта, придется разработать специальные приемник и излучатель, форма которых совпадала бы с формой тела изолятора.[13].

1 – передающая искательная головка; 2 – приемная искательная головка;

3 – генератор радиоимпульсов; 4 – усилитель сигнала; 5 – отклоняющиеся пластины электронно-лучевой трубки осциллографа; 6 – генератор горизонтальной развертки

Рисунок 6.1 – Принципиальная схема импедансного дефектоскопа

Принцип работы импедансного дефектоскопа на основе рисунка 6.1 Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает, пьезопластину передающей искательной головки 1. Ультразвуковые колебания распространяются в контролируемой детали, отражаются от ее противоположной стенки («донный сигнал») и попадают на пьезопластину приемной искательной головки 2. Отраженные ультразвуковые колебания возбуждают колебания пьезопластины приемной искательной головки 2. При этом на гранях пьезопластины возникает переменное напряжение, которое детектируется и усиливается в усилителе 4, а затем поступает на вертикальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5 осциллографа. Одновременно генератор горизонтальной развертки 6 подает пилообразное напряжение на горизонтальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает пьезопластину передающей искательной головки 1 короткими импульсами, между которыми получаются продолжительные паузы.Это позволяет четко различать на экране электронно-лучевой трубки 5 сигнал начального (зондирующего) импульса I, сигнал от дефекта III и донный сигнал II. При отсутствии дефекта в контролируемом участке детали на экране осциллографа импульс III будет отсутствовать.

Большинство импеданстных дефектоскопов имеют небольшую глубину обнаружения дефекта (небольшую по сравнению с сечением объекта нашего исследования – изолятора). Однако, как было заметно при химическом анализе внутренней структуры изолятора, пористость, будь оа повышенная или же в пределах нормы, по телу изолятора распространяется равномерно, следовательно, возможно для диагностики можно исользовать дефектоскопы с небольшой глубиной диагностирования, но данное предположение необходимо проверить на практике.

Характеристики

Список файлов ВКР