CC BY
22Для сравнения, при пятичасовом режиме затраты при ремонте увеличиваются на 1750 |, а в эксплуатационные издержки снижаются на 25000 |. По остальным маркам экономия изменяется в диапазоне 29000...62000 |. Следовательно, варьирование продолжительности стендовых испытаний дизелей позволяет обеспечить гарантированный уровень их долговечности при соответствующей стоимости капитального ремонта.
Список литературы
1. Королев А.Е. Формирование эксплуатационной безотказности двигателей / А.Е. Королев // Colloquium-journal. - 2019. - Ч. I. - №2. - С. 30-32.
2. Анилович В.Я. Прогнозирование надежности тракторов / В.Я. Анилович. - М.: Машиностроение. 1986. - 224 с.
3. Лукинский В.С. Прогнозирование надежности автомобилей / В.С. Лукинский, Е.И. Зайцев. -
Л.: Политехника, 1991. - 224 с.
4. Синёв А.Н. О совершенствовании технологии обкатки двигателей внутреннего сгорания / А.Н. Синёв, А.С. Яшин // Современные наукоемкие технологии. - 2014. - № 5-2. - С. 76-76.
5. Королев А.Е. Технологические факторы приработки двигателей / А.Е. Королев // Интеграция наук. - 2019. - Т. 2. - №4. - С. 98-101.
6. Лялякин В.П. К вопросу сокращения продолжительности послеремонтной эксплуатационной обкатки трактора / В.П. Лялякин, Р.Д. Соловьев, А.К. Ольховацкий // Труды ГОСНИТИ. - 2012. - Т. 110. - Ч. 2. - С. 38-42.
7. Варнаков Д.В. Оптимизация системы технического сервиса путём внедрения обслуживания по фактическому состоянию машин / Д.В. Варнаков // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - №2. - С. 168-173.
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОБЛКОММУНЭНЕРГО
ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ В 2017 ГОДУ
Наумов И.В.
засл. раб. ВШ РФ, д.т.н., профессор; ФГБОУ «Иркутский национальный исследовательский технический университет»,
г. Иркутск, Россия
ФГБОУ «Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского»,
г. Иркутск, Россия Карамов Д.Н. доцент, к.т.н.
ФГБОУ «Иркутский национальный исследовательский технический университет»,
г. Иркутск, Россия
ФГБНУ «Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН»,
г. Иркутск, Россия
ANALYSIS OF DAMAGE TO ELECTRICAL NETWORKS OBLKOMMUNENERGO OF THE
IRKUTSK REGION IN 2017
Naumov I.,
honor. Work. Higher School of the Russian Federation, Doctor of Technical Sciences, Professor FSBEI "Irkutsk national research technical University", Irkutsk, Russia FSBEI "Irkutsk state agrarian University named after A.A. Ezhevsky", Irkutsk, Russia
Karamov D. аssociate Professor, Ph.D. FSBEI "Irkutsk national research technical University", Irkutsk, Russia FSBSI "L.A. Melentyev Institute of energy systems SB RAS", Irkutsk, Russia
Аннотация
В статье рассматривается работа десяти филиалов электрических распределительных сетей Облком-мунэнерго Иркутской области за 2017 год. Дана характеристика энергоснабжающей компании, ее цели и назначение. На основе данных, опубликованных в открытой печати с помощью составленных программ и использовании графического редактора Matlab построены временные диаграммы изменения количества отказов, времени перерыва электроснабжения, а также величины недоотпуска электрической энергии по месяцам 2017 года в электрических сетях каждого из десяти филиалов компании. Произведен анализ и дана характеристика надежности электроснабжения рассматриваемых электрических сетей, показателей средней продолжительности прекращений передачи электрической энергии, уровня качества оказываемых услуг и уровня качества осуществляемого технологического присоединения. Проанализирована информация по износу основных фондов, представлены характеристики по совершенствованию функционирования рассматриваемых электрических сетей.
Abstract
The article deals with the work of ten branches of electric distribution networks of Oblkommunenergo of the Irkutsk region in 2017. The characteristics of the energy supply company, its goals and purpose are given. Based on the data published with compiled programs and use the graphical editor of the Matlab built timing charts of the change in the number of failures, time of interruption and the magnitude of undersupply of electric power by months of 2017 in the electric grids of each of the ten branches of the company. The analysis and the characteristic of the reliability of power supply under consideration of electrical networks, average duration of interruption of electric energy, the level of quality of services and the quality of technological connection. Information on the depreciation of fixed assets is analyzed, and characteristics for improving the functioning of the considered electric networks are presented.
Ключевые слова: отказы, время перерыва электроснабжения, недоотпуск электроэнергии, старение и износ оборудования.
Keywords: failures, power supply interruption time, power undersupply, equipment aging and wear.
Областное государственное энергетического предприятия «Энергоснабжающая компания по эксплуатации электрических сетей «Облком-мунэнерго» (ОКЭ) представляет собой сетевую организацию, обеспечивающую эксплуатацию и ремонт электросетевого хозяйства на территории Иркутской области. Структурно электрические сетеи всех филиалов ОКЭ включают в себя следующие элементы. Воздушные ЛЭП всего - 9386,109 км, в том числе: ВН - 158,66 км; СН - 3 212,979 км; НН -6014,47 км. Кабельные линии, всего 1909,75 км, в т.ч. ВН - нет; СН - 891,07 км; НН - 1023,24км. Трансформаторные подстанции 6-10 кВ - 3137 шт; 35-110 кВ - 34 шт. К сетям «Облкоммунэнерго» подключено более 390 тысяч потребителей как физических, так и юридических лиц, в том числе бюджетных организаций. Отпуск электроэнергии в сеть на конец 2017 года составил 3 813 113,255 кВт.ч, в том числе по сетям ВН - 1 896 589,911 кВт.ч, СН -1 914 374,468 кВт.ч; НН - 1023,24 кВт.ч. Отпуск электроэнергии из сети, всего - 3 058 564,254 кВт.ч, из них: ВН - 41 706,715 кВт.ч; СН -740 679,361кВт.ч; НН - 2 276 178,178 кВт.ч. Потери электроэнергии всего составили 754 549,001 кВт.ч, в том числе по электрическим сетям: ВН - 0,14 %, СН - 3,01 %, НН - 22,10 %.
По данным [1] в России средний возраст оборудования электрических сетей составляет 34 года, а возраст 30% этого оборудования достигает 45 лет. И, даже несмотря на то, что аварийные отказы удалось за последние 5 лет снизить на 20 % за счет обновления сетевой инфраструктуры, а по итогам 2019 г. удельная аварийность электрических сетей снизилась еще на 12%, проблема старения оборудования по-прежнему стоит очень остро.
Ежегодно, каждый филиал ОКЭ предоставляют отчетность о работе своего подразделения по следующим вопросам: баланс электрической энергии (отпуск электроэнергии в сеть и ее отпуск из сети), информацию об объектах электросетевого хозяйства, износ основных фондов, выполнение плана ремонта основных фондов, фактические и
1
https://irkobl.ru/sites/gkh/about/podvedomstva/OblKommun Energo/?prmt=y. Дата обращения 26.12.2020 г.
2 SAIFI- средний индекс частоты прерывания системы; SAIDI- показатель средней продолжительности прекращений передачи электрической энергии; САГО1- индекс
плановые значения показателей надежности и качества услуг на каждый расчетный период регулирования в пределах долгосрочного периода регулирования, а также сведения об отказах электроснабжения и их последствиях. Согласно исходной информации1, планировалось отремонтировать в 2017 году 57,652 км воздушных и кабельных ЛЭП напряжением 0,38 и 10 кВ, 6,24 км ЛЭП 35 кВ и 9,33 км ЛЭП 110 кВ. Кроме того, планировалось отремонтировать 37 трансформаторных подстанций ТП 6-10/0,4 кВ. По факту, на конец 2017 года отремонтировано 59,684 км ЛЭП 0,38 и 6-10 кВ ( то есть, на 3,53 % больше), ЛЭП 35 и 110 кВ, а также ТП 610/0,4 кВ отремонтированы в соответствии с планом.
Износ всех ВЛЭП составил 80,75 % (износ к 2016 году составил +3,85%), из всех воздушных ЛЭП линии ВН изношены на 64% (+ 3,22%), СН -на 84,5% (+3,65%), НН - на 90% (+ 4%); Кабельные ЛЭП, всего - на 84 % (+6,32 %), из них ВН - все в нормальном состоянии, СН - на 81 % (+ 3,16 %); ТП 6-10 кВ - на 85 % (+ 1,9%), ТП 35 кВ - на 80 % (+ 1,26%), ТП 110 кВ - на 91% (нет изменений к 2016 г.). Следует иметь в виду, что результаты по износу оборудования в значительной степени отличаются от старения. Старение это постепенное снижение физико-химических свойств объекта без учета влияния режима его работы. При износе же режим работы оборудования имеет непосредственное значение на снижение его свойств до достижения предельного состояния.
Во многих странах Европейского союза, США, а также части регионов Российской Федерации и некоторых стран СНГ (например, Белоруссии) для оценки уровня надежности электроснабжения Международным институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) устанавливаются специальные индексы, характеризующие связь между количеством (продолжительностью) возникших отказов и количеством потребителей, подключенных к шинам центров питания2. По оценкам экспертов, среднее значение этого показателя для ряда европейских стран колеблется от 0,2 до 4,35.
средней продолжительности прерывания потребителя; CTAIDI- индекс общей средней продолжительности прерывания работы потребителя; CAIFI- средний индекс частоты прерываний потребителей; ASAI- средний индекс доступности услуг. Следует отметить, что в г. Минске за 2019 г. SAIFI составил 0,5635, SAIDI - 0,5271.
Например, индекс надежности энергосистем в следующих странах имеет средние значения: Австрия - 0,73; Великобритания - 0,53; Германия - 0,51; Норвегия - 1,59; Финляндия - 1,42 [2,3].
В соответствии с Приказа Министерства энергетики РФ от 29 ноября 2016 г. № 1256 "Об утверждении Методических указаний по расчету уровня надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых орга-низаций"3 показатель средней продолжительности прекращений передачи электрической энергии в каждом расчетном периоде регулирования в пределах долгосрочного периода регулирования (Пп ) определяется по формуле:
Пп= Тпр / №п, где Тпр - фактическая суммарная продолжительность всех прекращений передачи электрической энергии в отношении потребителей услуг сетевой организации за расчетный период регулирования, час; №гп - максимальное за расчетный период регулирования число точек присоединения потребителей услуг сетевой организации к электрической сети сетевой организации, шт.
Для электрических сетей ОКЭ по плану на 2017 год показатель Пп должен был составлять 0,0162. Фактически, по итогам 2017 года этот показатель составил 0,0055. Как видно, основной показатель, характеризующий уровень надежности электроснабжения потребителей, фактически снизился, по сравнению с 2016 годом (0,0144) в 2, 62 раза и в 2,95 раза, по сравнению с планируемым. Это свидетельствует о большой проведенной работе в сетях филиалов за год. Кроме того, по установленным показателям уровня качества оказываемых услуг и уровня качества осуществляемого технологического присоединения (Птпр и Птсо) информация следующая: планировалось удерживать эти показатели на уровне: 1,0038 и 0,8975, соответственно). Фактически значение этих показателей составило 1,004 и 0,87564. Для более наглядной картины отключений в электрических сетях ОКЭ проанализируем результаты отказов, происшедшие в электрических сетях филиалов ОКЭ в 2017 г.
Информация по функционированию рассматриваемых электрических сетях получена из годовых отчетов ОКЭ5.
Рисунок 1. Временная диаграмма изменения количества отказов по филиалам ОКЭ в 2017 году
3
https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71478114/#1 31210. Дата обращения 29.12.2020 г.
4В соответствии с
https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71478114/#1
31210, значение показателя Птпр=1 - является не улучшаемым значением.
5 Информация взята из официального сайта: https://irkobl.ru/sites/gkh/about/podvedomstva/OblKommun Energo/?print=y. Дата обращения 26.12.2020 г.
Рисунок 2. Временная диаграмма изменения времени перерыва электроснабжения в электрических сетях
филиалов ОКЭ в 2017 году
Рисунок 3. Временная диаграмма изменения величины недоотпуска электрической энергии в сетях филиалов ОКЭ
э и i 40
О ,
и w * £
о 1 20
Е- Е о з * Z
Отказы в сетях филиалов ОКЭ Failures in networks of Oblkommunenergo branches
Время перерыва электроснабжения в сетях филиалов ОКЭ, час dime of interruption of power supply in the networks of OKE branches, hour
" 400 -=-=-=-=-.-.-.-.-^пво
2 3 4 5 6 7 8
Цифровое обозначение филиала ОКЭ
9 10
S ° S j: .о , а а 01 Р а. -
г | %
ф 00
200
40
20
Недоотпуск электроэнергии по филиалам ОКЭ, кВт.час The undersupply of electricityof OKE branches, kW.hour
2345678
Цифровое обозначение филиала ОКЭ Digital designation of the branch OKE
60
9 10
- -40
20
4567
Цифровое обозначение филиала ОКЭ Digital designation of the branch OKE
Рисунок 4. Диаграмма изменения общего количества отказов по филиалам ОКЭ и их последствия
60
40
20
0
0
1
В соответствии с полученной информацией по отказам и их последствиям, составлены алгоритм и программа для графического редактора ЫайаЪ, в соответствии с которыми получены диаграммы изменения количества отказов по месяцам года (рисунок 1), изменения времени перерывов электроснабжения (рисунок 2) и изменения величины недоот-пуска электроэнергии в сетях филиалов ОКЭ (рисунок 3).
На рисунке 1 и 4 по оси Х (на рисунке 2 и 3 это ось У) расположены цифровые обозначения филиалов электрических сетей ОКЭ, соответственно: 1 -Ангарский, 2 - Черемховский, 3 - Саянаский, 4 -Нижне-Удинский, 5 - Тайшетский, 6 - Усть-Кутский, 7 - Киренский, 8 - Мамско-Чуйский, 9 - Усть-Ордынский, 10 - Иркутский.
Анализ представленных временных диаграмм (рисунки 1-3) показал следующее. Общее количество отключений по 10 филиалам составило 91. Наиболее повреждаемыми являются электрические сети Ангарского филиала. На их долю приходится 27,5 % всех отключений, причем наибольшее количество отказов приходится на период с августа по декабрь. За это время общее количество отключений составило 84% от всех повреждений в этом филиале. При этом общее время перерыва электроснабжения в этом филиале сетей составило более 17 часов, а недоотпуск 104000 кВт.ч. Другими филиалами ОКЭ, электрические сети которых наиболее подвержены повреждениям, являются сети Мам-ско-Чуйского и Иркутского филиалов (17,6 и 18,7 % всех повреждений). Общая величина недоот-пуска на эти сети составила 317260 кВт.ч (55,6 %). Наименее повреждаемыми являются электрические сети Черемховского филиала. За 12 месяцев 2017 года в них произошел только один отказ продолжительностью 3 часа, за которые произошел недоот-пуск 1220 кВт.ч электроэнергии. Общему количеству отказов по электрическим сетям десяти филиалов (перерыв составил 1087 часов) соответствует недоотпуск 570640 кВт.ч электроэнергии. При средней стоимости электроэнергии в 2017 году 1,01 руб. за 1 кВт.ч6 общий ущерб от недоотпуска составил 576 346,4 руб.
Причины отказов весьма разнообразны. Как правило, в журналах регистрации отказов ВЛЭП, фиксируются следующие повреждения: нарушения в сетях потребителей, повреждение изоляторов, повреждение проводов, разрядников, опор ВЛЭП; ветровая нагрузка, снег, гололед, перекрытие изоляции и другие. Наибольшее количество отключений в странах ЕС происходит по причинам повреждения оборудования (26,5% от общего числа повреждений) и повреждения в сетях потребителей (16, 5%). В частности, в Финляндии при повреждении ЛЭП этого класса напряжения основными причинами являются: снеговая нагрузка (35%), падение деревьев (27%), перенапряжения (6%). В Северной Америке на долю повреждений при
6 https://sbyt.irkutskenergo.ru/qa/6523.html. Население, проживающее в городских населенных пунктах в домах,
оборудованных в установленном порядке стационарными электроплитами и (или) электроотопительными
«неблагоприятной погоде» (дождь, снег, лед) приходится до 60%, падение деревьев 19%, неисправность оборудования 14%, молниевые разряды 9%, по неустановленным причинам 17%. В штате Массачусетс отказы, вызванные влиянием на ЛЭП деревьев распределились таким образом: 63% от сломанных ветвей (которые, падая на провода ЛЭП, приводят к замыканиям), 11% от упавших деревьев, 2% от разрастания деревьев [4].
В России отключения в сетях этого класса напряжения обусловлены следующими причинами: повреждение в сетях потребителя около 11%; обрыв провода до 42%, повреждение предохранителей 6%, повреждение коммутационной аппаратуры более 7% [5]. Ситуация с отказами в ЛЭП также во многом зависит от климатических особенностей территорий, по которым трассируются эти ВЛЭП. Информация по соответствующим показателям надежности для воздушных линий электропередачи 6-10 кВ России, которые являются самыми протяженными, и, в основном, самыми повреждаемыми, очень разнится. Это связано с территориальными и климатическими особенностями регионов, по которым эти ЛЭП проходят. В [6] утверждается, что 54,0% всех отключений связано с динамическим поведением проводов при воздействии ветровых и гололедно-ветровых нагрузок. Эти отключения вызваны одним из следующих повреждений: обрыв провода (24,9%) или проволочной вязки провода к изолятору (9,8%), пережоги проволок проводов при их опасных сближениях и схлёстываниях (17%), срыв изолятора с крюка или штыря (2,3%). дополнительное техническое обслуживание и ремонт, усиленный контроль технического состояния, техническое перевооружение. Критическое состояние имеет физический износ более 0,75. При этом эксплуатация таких ВЛЭП недопустима. Требуется срочное воздействие на оборудование.
В качестве примера причин повреждений непосредственно в сетях филиалов ОЭКЭ рассмотрим отказы, произошедшие в июне7 месяце 2016 г.(рисунок 5).
Анализ диаграммы (рисунок 5) показал следующее. 1 отказ произошел в 17-30 час (по Иркутскому времени) 30 мая и продолжался до 18-50 час 1 июня общей продолжительностью 26 ч. Отказ произошел из-за аварийного отключения ВЛ-35кВ «Слюдянка-Луговский» в результате обрыва ЛЭП, без централизованного электроснабжения был п. Луговский, п. Согдиондон. Недоотпуск электроэнергии составил 7,5 тыс. кВт.ч, а материальный ущерб - 9 тыс. руб. Второй крупный отказ произошел в 11:20 3 июня и продолжался до 24:00 30 июня. Перерыв электроснабжения продолжался 648 часов из-за аварийного отключения ВЛ-35кВ «Мусковит-Слюдянка» в Мамско-Чуйском филиале ОКЭ. Отключение произошло вследствие торнадо, шквалистого ветра, в результате чего произо-
установками, и приравненные к ним (одноставочный тариф).
7 Отказ в ВЛ 35 кВ продолжительностью 648 час. не учтен в рассмотренных выше годовых отказах.
шло обрушение ЛЭП. В результате без централизованного электроснабжения остался поселок Согди-ондон. В поселке работала ДЭС. Общий недоот-пуск составил 56,5 тыс. кВт.ч, материальный ущерб - около 68000 руб. Четыре последующих отказов произошли в период других отказов произошли с 3 по 19 июня в сетях 10 кВ в Черемховском, Тайшетском и Иркутском филиалах. Общая продолжительность составила 57 часов, недоотпуск - 22 тыс. кВт.ч. Материальный ущерб составил 27 тыс. руб.
Заключение
На основании анализа повреждаемости электрических сетей филиалов ОКЭ можно сделать следующие выводы:
1. Повреждаемость исследуемых сетей достаточно высока. Среднемесячное количество отказов составляет 91.
2. Наиболее повреждаемыми элементами рассматриваемых ВЛЭП являются: провода, опоры, изоляторы, и коммутационные аппараты. Характерными причинами, которые приводят к их повреждениям, являются: ветровая нагрузка, повреждение коммутационных аппаратов.
3. Схлёстывание и перехлест проводов связан с разбалансировкой стрел провеса проводов, приводящей разно уровневым амплитудам их колебаний при шквалистой ветровой нагрузке. В рассматриваемых ЛЭП необходим тщательный визуальный мониторинг и осуществление на его основе перетяжки проводов.
5. Повреждение коммутационной аппаратуры (в основном это включение разъединителей на «закоротку» и отключение их «под нагрузкой») в большинстве случаев связано с неправомерным
Причинами стали: повреждение разъединителя, обрыв провода и падение дерева (2 случая). Последний, 7 отказ произошел в электрических сетях Ангарского филиала ОКЭ. Причина - выход из строя силового трансформатора 35 / 6 кВ. Вследствие замены трансформатора без электроснабжения в течении 12 часов остались три садоводства, деревня и оздоровительный лагерь, недоотпуск энергии составил 50,3 кВт.ч, материальный ущерб 60.4 тыс. руб.
действием оперативного персонала и невыполнении предусмотренных нормативными документами плановых мероприятий и ремонтов в полном объеме. Необходимо повысить уровень квалификации технического персонала путём организации и прохождения ими специальных курсов повышения квалификации, а также внеочередного квалификационного контроля знаний ПТЭЭ и ПТБ.
6. Оперативное реагирование на повреждения и сокращение недоотпуска электроэнергии связано также с модернизацией уровня автоматизации и средств РЗ и внедрением новых технологий телемеханики. В этой связи рекомендуется организация устройства реклоузелов в узловых точках ВЛЭП, что в значительной степени повысит «наблюдаемость» этих сетей.
7. Повреждения, вызванные «падением деревьев» можно значительно сократить, осуществляя предварительные мероприятия по расчистке трасс прохождения ЛЭП (в сельской местности), а также осуществление мониторинга по определению «угрожающих» деревьев вдоль трасс ЛЭП городских и районных сетей.
Отказы и их последствия в сетях Облкоммунэнерго за июнь 2016 г.
Порядковый номер отключения, ной Величина недоотпуска, тыс. кВт. час Shutdown sequence number, nom.
The amount of under-discharge, thousand kW.hour
Рисунок 5. Последствия отказов в июне 2016 г. в электрических сетях ОКЭ
Список литературы
1. И. Дубровин. Износ электросетевой инфраструктуры в России. Масштабы и перспективы, 26 ноября 2017г.
2. StatNet. Arasstatistikk 2007-2016. Available at: http://www .statnett. no/Kraftsy stemet/Nedlastings senter/Feilstatistikk.
3. Council of European Energy Regulators. CEER Benchmarking Report 6.1 on the Continuity of Electricity supply: Data update. Issued by Council of European Energy Regulators ASBL. Brussels: CEER.
4. Li Wang. The Fault Causes of Overhead Lines in Distribution Network / MATEC Web of Conferences 61, 02017 (2016).
APOP2016//DOI:10.1051/matecconf/2016610 АРОР2016, 2017:1-5.
5. Наумов И.В., Карпова Е.Н. Анализ причин повреждаемости распределительных электрических сетей 10 кВ (На примере Южных электрических сетей г. Иркутска)/ Надежность и безопасность энергетики, 2018, том 11; (4): 299-304.
6. Кабашов Владимир Юрьевич. Повышение надежности сельских воздушных линий электропередачи 10 (6) кВ в условиях воздействия ветровых и гололедных нагрузок /автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2012.
ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СРАБАТЫВАНИЯ ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СОТОВЫХ ПОЛИКАРБОНАТНЫХ ЛИСТОВ
Подгорецкий Ю.Ю.
Адъюнкт Черкаського института пожарной безопасности имени Героев Чорнобыля Национального университета гражданской защиты Украины
RESEARCH OF THE ACTUATION RELIABILITY OF BLAST RELIEVE SYSTEMS WITH HONEYCOMB POLYCARBONATE SHEETS
Pidhoretsky Yu.
Adjunct of Cherkasy Institute of Fire Safety named after Chernobyl Heroes of National university of civil
protection of Ukraine
Аннотация
В статье описываются результаты исследования поведения легкосбрасываемых конструкций с ограждением на основе сотовых поликарбонатных листов, зафиксированных в полихлорвиниловых оконных профилях, под воздействием взрыва. Для математического описания воздействия взрыва на легкосбрасы-ваемые конструкции с гибким ограждением был применен подход на основе уравнений статического равновесия и теории пластинок и оболочек. При этом получены математические соотношения, позволяющие проектировать легкосбрасываемые конструкции на основе упрощенной инженерной методики. Для проверки адекватности результатов, полученных с применением предложенного математического описания, было проведено моделирование механических систем на основе дифференциальных уравнений механики и уравнений напряженно-деформированного состояния твердых тел с использованием метода конечных элементов для аппроксимации уравнений. Для использования численных алгоритмов такого подхода применен программный код компьютерной системы LS-DYNA. Результаты сравнения данных, полученных с применением разработанной методики с данными, полученными с применением математического моделирования при помощи метода конечных элементов, показали, что данные разработанной методики являются достаточно точными. На основе разработанного подхода была изучена надежность срабатывания легкосбрасываемых конструкций с гибким ограждением из сотовых поликарбонатных листов и выявлены условия их раскрытия с учетом конструкционных параметров секций данных легкосбрасываемых конструкций. Проведенные исследования позволили разработать эффективные методики конструирования секций легкосбрасыаемых конструкций с гибким ограждением на основе сотовых поликарбонатных листов
Abstract
The article describes the results of a study of the relief venting systems behavior with a fence based on polycarbonate honeycomb sheets fixed in PVC window profiles under the influence of an explosion. An approach based on static equilibrium equations and the theory of plates and shells was applied to mathematically describe the impact of an explosion on easily ejected structures with flexible fencing. At the same time, mathematical relationships have been obtained that make it possible to design the relief venting systems based on a simplified engineering technique. To check the adequacy of the results obtained using the proposed mathematical description, we simulated mechanical systems based on the differential equations of mechanics and the equations of the stressstrain state of solids using the finite element method to approximate the equations. To use the numerical algorithms of this approach, the program code of the LS-DYNA computer system is used. The results of comparing the data obtained using the developed technique with the data obtained using mathematical modeling using the finite element method showed that the data of the developed technique are quite accurate. On the basis of the developed approach, the reliability of the operation of the relief venting systems with a flexible fence made of honeycomb polycarbonate sheets was studied and the conditions for their deployment were identified, taking into account the
