Метод акустического контроля эксплуатационных показателей качества трансформаторных масел

Силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и важными составляющими любой энергетической системы. На сегодняшний день в России около 70 % всего фонда выработали свой ресурс. Опыт эксплуатации показывает, что примерно 70–80 % всех отказов связаны не с выработкой ресурса, а с образованием и развитием дефектов внутри трансформатора, поэтому остро стоит вопрос их диагностики [1; 2].
Современная система сосредоточена в основном на проведении контроля при вводе трансформатора в эксплуатацию и его капительном ремонте, что не может в полной мере гарантировать надежность работы и безопасность их эксплуатации.
Трансформаторное масло обеспечивает работоспособность всей системы. Как диагностическая среда оно позволяет выявить до 70 % возможных дефектов трансформатора, связанных со старением изоляции. Таким образом, актуальными являются вопросы его качества, контроля технического состояния и диагностики как показателя технического состояния трансформатора [1].
Научная идея заключается в разработке нового метода акустического контроля эксплуатационных показателей качества трансформаторных масел по параметрам увлажненности и содержанию целлюлозы.
Объект исследования – трансформаторное масло как эксплуатационный показатель качества силового трансформатора.
Предмет исследования – оценка влияния примесей (увлажненности и содержания целлюлозы) на акустический спектр трансформаторного масла.
Степень разработанности темы. Способы контроля трансформаторного масла изложены в работах В.В. Бузаева, И. В.Давиденко, Т.М. Чупак и др. Однако описанные методы требуют высокой трудозатратности, требуют специального оборудования, реагентов и помещений, а также высокой квалификации персонала, что делает актуальным разработку и применение новых методов контроля и диагностики трансформаторного масла.
Цель диссертационной работы – повысить надежность работы и безопасность эксплуатации силовых трансформаторов на основе контроля
5
эксплуатационных показателей качества трансформаторных масел.
Задачи исследования:
1. Разработать метод акустического контроля эксплуатационных показателей качества трансформаторного масла;
2. Исследовать влияние примесей (увлажненности и содержания целлюлозы) на акустический спектр трансформаторного масла;
3. Установить зависимости между концентрацией примесей (увлажненностью и содержанием целлюлозы) и спектральной полосой звуковой мощности;
4. Обосновать критерий работоспособности трансформаторного масла и разработать практические рекомендации по применению предложенного метода для повышения надежности работы и безопасности эксплуатации силовых трансформаторов.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы непосредственного наблюдения звуковой мощности акустического спектра при изменении массовой доли примесей, методы теории и планирования экспериментов по выявлению влияния примесей на качество масел.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных автором, доказана теоретически и экспериментально, аргументированы научные положения. Результаты работы и выводы подтверждены статистическими методами обработки результатов наблюдений. Для исследования разработана экспериментальная установка, позволяющая измерять величины акустического спектра масла.
На защиту выносятся:
1. Метод акустического контроля эксплуатационных показателей качества трансформаторного масла;
2. Результаты исследования влияния примесей (увлажненности и содержания целлюлозы) на акустический спектр трансформаторного масла;
3. Значимые зависимости между концентрацией примесей (увлажненностью и содержанием целлюлозы) и спектральной полосой звуковой мощности;
4. Критерий работоспособности трансформаторного масла.
Научная новизна работы:
1. Разработан метод акустического контроля показателей качества

6
трансформаторного масла.
2. Получены результаты исследования влияния примесей (увлажненности и
содержания целлюлозы) на акустический спектр трансформаторного масла.
3. Установлены значимые зависимости между концентрацией примесей (увлажненностью и содержанием целлюлозы) и спектральной полосой звуковой
мощности.
4. Обоснован критерий работоспособности трансформаторного масла. Практическая значимость работы. Предложенный акустический метод может
быть использован для контроля эксплуатационных показателей трансформаторного масла, для классификации масел по показателю гигроскопичности, для нефтеподготовки по степени увлажненности.
Реализация результатов работы. Результаты исследования использованы в учебном процессе кафедры «Стандартизация, метрология и управление качества» Политехнического института СФУ, внедрены в деятельность АО «КрасЭКо», что подтверждено соответствующими актами внедрения (приложения 1 и 2).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
XIII Международной молодежной научной конференции «Интеллект и наука», 16– 18 апреля 2013 г.; XIV Всероссийской научной конференции с международным участием «Интеллект и наука», 16–18 апреля 2014 г.; V Международной молодежной научной конференции «Молодежь и XXI век», 26–27 февраля 2015 г.; Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный – 2016», 15–25 апреля 2016 г.; XVIII Всероссийском симпозиуме с международным участием «Сложные системы в экстремальных условиях», 8–14 августа 2016 г.; Международной научно-технической конференции «Завалишинские чтения – 2017», 10–14 апреля 2017 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе две работы в изданиях, входящих в перечень ВАК, одна – в базе SCOPUS.
Личный вклад автора заключается в постановке, планировании и непосредственном проведении экспериментов, обобщении полученных результатов, подготовке научных статей.