船用乙丙橡膠電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及熱壽命評(píng)估研究.pdf

1、船用電力電纜在船舶電氣系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著輸送電能的重要作用，其絕緣狀態(tài)直接影響著整個(gè)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。船用電力電纜的敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，影響絕緣材料的老化因素較多，其中以溫度占主導(dǎo)因素的熱老化是導(dǎo)致船用電力電纜壽命縮短甚至失效的關(guān)鍵。為保證電纜能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，有必要對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)下的熱老化壽命進(jìn)行研究。目前對(duì)電纜熱壽命的研究多以實(shí)驗(yàn)室高溫加速老化為手段，建立壽命模型以外推電纜額定溫度下的使用壽命，而對(duì)加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)及壽命模型缺少可靠性驗(yàn)證。另外，

2、電纜正常老化工作溫度一般低于其額定運(yùn)行溫度，在額定溫度下的壽命評(píng)估過(guò)于保守，若結(jié)合電纜現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)確定其正常老化工作溫度，則可提高電纜熱壽命評(píng)估的準(zhǔn)確性。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文以船用乙丙橡膠絕緣電纜為研究對(duì)象，采用實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)量相結(jié)合的方法進(jìn)行熱壽命評(píng)估研究。首先，針對(duì)乙丙橡膠絕緣電纜開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)室加速熱老化試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了斷裂伸長(zhǎng)率與老化時(shí)間的關(guān)系函數(shù)，分析了斷裂伸長(zhǎng)率受加速老化溫度及老化時(shí)間的影響規(guī)律。針

3、對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差計(jì)算，建立了乙丙橡膠電纜基于Arrhenius公式的加速熱壽命模型。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，驗(yàn)證了利用該數(shù)據(jù)建立的熱壽命模型的有效性和可靠性，為乙丙電纜的熱老化壽命分析提供依據(jù)。其次，設(shè)計(jì)了一套電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)下的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。采用C8051F340單片機(jī)，選用鉑熱電阻溫度傳感器和DFH17系列霍爾電流傳感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集;設(shè)計(jì)了溫度及電流信號(hào)預(yù)處理電路，經(jīng)單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換后在HS12864液晶上實(shí)

4、時(shí)顯示;設(shè)計(jì)了按鍵電路和報(bào)警電路，并利用CH375芯片讀寫(xiě)程序完成U盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過(guò)對(duì)硬件和軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電纜電流及表皮溫度的監(jiān)測(cè)功能。最后，建立了乙丙電纜等效熱路模型，在實(shí)驗(yàn)室模擬乙丙電纜現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量其電流及表皮溫度，結(jié)合表皮到線(xiàn)芯的溫升確定了電纜運(yùn)行線(xiàn)芯溫度，并以此作為乙丙電纜的老化工作溫度。由實(shí)驗(yàn)最終確定的乙丙電纜老化壽命與船用橡膠電纜的實(shí)際壽命接近，亦滿(mǎn)足電力電纜行業(yè)30～50年的壽命設(shè)計(jì)要求。
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