CC BY
38
The problems of optimization of distribution of program modules in system of computing means of the onboard information and operating systems by criteria of uniform loading were formalized. The methods of solutions developed mathematical models were offered.
Key words: the onboard information and operating systems, information process, discrete optimization.
Yesikov Oleg Vitalievich, doctor of technical sciences, professor, head of department, cdhaeacdhae. ru, Russia, Tula, Central Design Bureau of Apparatostroyeniye,
Starozhuk Eugene Aleksandrovich, candidate of economic sciences, vice-rector for economy and innovation, abiturient@,bmstu. ru, Russia, Moscow, Moscow State University them. N.E. Bauman,
Homyakov Kirill Alexandrovich, engineer, cdbae@,cdbae.ru, Russia, Tula, Central Design Bureau of Apparatostroyeniye
УДК 620.192.46
МЕТОД НАГРЕВА ФАРФОРОВОГО ИЗОЛЯТОРА В СИСТЕМЕ РЕГИСТРАЦИИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ КЛЕЕВОГО ШВА
И.В. Зайчиков, В.И. Солдатов, И.В. Лавров
Описан метод управления нагревом в системе регистрации тепловизионных изображений клеевого шва изолятора.
Ключевые слова: система, тепловизионный, изображения, регистрация, фарфор, клей.
В системе регистрации тепловизионных изображений клеевых швов фарфоровых изоляторов, рассмотренной ранее в [2], с помощью аппаратной части включающей блок управления нагревом с микропроцессорным управлением, собственно тепловизор с микропроцессорным управлением электромеханическим приводом одиночного приемника и ноутбук с управляющим программным обеспечением, реализован неразрушающий активный тепловизионный контроль состояния клеевого шва. Для принудительного создания температурного градиента в зоне клеевого шва используется нагревательный элемент, размещаемый на поверхности нижней цилиндрической фарфоровой покрышки между ближайшими к шву двумя рёбрами.
Для реализации процесса создания фронта теплопередачи в клеевом шве потребовалось учитывать ограничения по скорости теплопередачи от нагревателя к фарфору, по верхней предельно допустимой температуре глазурированной поверхности фарфора, определенной производителем в ТУ, и по максимальной температуре, выдерживаемой многократно материалом нагревателя.
Нагрев осуществляется в соответствии с климатическими испытаниями по ГОСТ 26093-84 «Изоляторы керамические. Методы испытаний.» и техническим условиям ТУ 16-528.192-80 «Изолятор опорный. Типы ИВВ-500-200 УХЛ! и ИВВ-500-2000 У1» по методу термоудара, который в п.1.3.13 ТУ 16-528.192-80, определен следующим образом: «Изолятор должен быть стойким к термоударам и выдерживать трехкратный цикл резких изменений температуры с перепадом (60 ± 2)0С».
Источником тепловыделения для материала фарфорового изолятора выбран безмуфтовый нагревательный кабель, предназначенный для обогрева трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования различного назначения в диапазоне температур от -50 до +180 °С, в том числе во взрывоопасных зонах и химически агрессивных средах. Намотка кабеля осуществляется на тело изолятора в углубления между рёбрами. С целью ограничения потерь тепловой энергии в окружающую среду (особенно при наличии ветра) и обеспечения равномерного нагрева покрышки её межреберное пространство с нагревательным кабелем вокруг закрывается теплоизоляционным материалом. Для обеспечения управления и контроля температурными параметрами применяется контроллер, обеспечивающий независимое питание до четырех кабелей с независимым съёмом показаний о текущей температуре по четырем измерительным каналам. С целью поддержания заданного значения температуры в каждом канале устанавливаются и могут изменяться два пороговых значения: температура включения питания и температура отключения питания нагревателя в каждом канале.
При подаче питания на нагревательный элемент с учетом большой массы фарфоровой покрышки и необходимости создать фронт теплопередачи от нижней покрышки к верхней потребовалось учитывать возможности нагревательного элемента с целью недопущения его выхода из строя из-за перегрева. Особенностью теплопередачи от витков намотки нагревателя к фарфоровой покрышке является то, что перенос тепла происходит сразу только от контактирующих с покрышкой внутренних витков намотки, в то время как внешние и средние витки намотки нагревают друг друга. По этой причине внутри намотки существует свой температурный градиент, при котором внешние витки намотки являются самыми нагретыми, могут выйти из строя при избыточном времени удержания питания и требуют периодического отключения питания. По этим причинам для реализации нагрева и контроля температуры в микроконтроллере использованы два канала. Один канал является управляющим и применяется для периодической подачи питания на нагреватель и измерения температуры внутренних витков намотки ближе внешним слоям. Второй канал является информационным и применяется для измерения температуры на глазуриро-ванной поверхности фарфоровой покрышки. Такое распределение функций каналов позволило в полуавтоматическом режиме, изменяя параметры
температуры включения и отключения питания нагревателя в первом канале, выявить наиболее приемлемую последовательность подачи и снятия питания нагревателя, позволяющую учитывать выше указанные температурные ограничения.
На рисунке показаны графики с экспериментально снятыми следующими параметрами:
график с индексом 1 - температура внешних слоев намотки нагревателя;
график с индексом 2 - температура на глазурированной поверхности фарфоровой покрышки;
график с индексом В - температура включения питания нагревателя; график с индексом О - температура отключения питания нагревателя;
график с индексом Н - включение и отключение питания нагревателя;
график с индексом Т - температура фарфоровой покрышки вблизи шва, зарегистрированная тепловизором.
|Ь )
1-
г ..
ч1 1 /
! \ V
/ ч / / /
\ - \ \
Л
N \ / /
/ ч -А1 \р 1
1 1
Ю Г \
-
/
'1
г*
1
■Л ! 1
I /
г
•
: /
1 : V У1- У —"
1 >
1
( ■1
* У
Л
// / I
— Н— -м -Т-
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Процесс управления нагревом фарфоровой покрышки изолятора
График с индексом Т показывает, что материал фарфора покрышки сглаживает пульсации температуры от нагревателя при формировании фронта теплопередачи в клеевом шве до уровня, не влияющего на последующий анализ термограмм при поиске дефектов шва.
104
Список литературы
1. Зайчиков И.В., Солдатов В.И., Лавров И.В. Анализ возможностей неразрушающего контроля состояния клеевых швов фарфоровых изоляторов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 8. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 306 с.
2. Зайчиков И.В., Солдатов В.И., Лавров И.В. Система регистрации тепловизионных изображений клеевого шва фарфорового изолятора// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. Вып. 9. Ч.1. 203 с.
3. Паспорт ИЛЯН.686.115.009ПС. Изолятор опорный типа ИВВ-500-2000 УХЛ1.
4. ГОСТ 26093-84. Изоляторы керамические. Методы испытаний.
5. ТУ 16-528.192-80. Изолятор опорный. Типы ИВВ-500-200 УХЛ1 и ИВВ-500-2000 У1.
Зайчиков Игорь Вячеславович, канд. техн. наук, доц. кафедры, zigorwm@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Солдатов Владимир Иванович, асп., wise v@bk.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Лавров Игорь Владимирович, ген. директор, prom_exp@mail.ru, Россия, Тула, ООО «ИАЦ «Промэксперт»
METHOD OF HEATING OF THE PORCELAIN INSULATOR IN THE SYSTEM
OF REGISTRATION OF THERMAL IMAGES OF THE ADHESIVE JOINT
I. W. Zaychikov, V.I. Soldatov, I.V.Lawrov
The method of heating control in the system of registration of thermal images of the adhesive joint of the insulator is described.
Key words: system, thermal imaging, image registration, porcelain, glue.
Zaychikov Igor Wjacheslavovich, candidate of technical sciences, associate professor, zigorwm@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Soldatov Vladimir Ivanovich, postgraduate, wise_v@bk.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Lavrov Igor Vladimirovich, general director, prom exp@mail.ru, Russia, Tula, LLC «IAC «Promexpert»
