Анотація до роботи:

Бондаренко В.О. Багатофункціональні методи і пристрої для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів матеріалів і виробів енергетичного обладнання. (Теорія і практика).- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин.- Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”,- Міністерство освіти і науки України – Харків, 2004.

В дисертації використаний комплексний підхід в рішенні проблеми підвищення надійності та ефективності експлуатуємого енергетичного обладнання. Рішення даної проблеми здійснюється за рахунок створення нових багатофункціональних методів неруйнівного контролю і реалізованих на їх основі багатопараметрових перетворювачів виміру параметрів немагнітних струмопроводів та трансформаторного масла. Розроблені, також, алгоритми вимірювальних і розрахункових процедур, проведені розрахунки очікуваних значень сигналів розроблених перетворювачів, проведені експериментальні дослідження та розраховані похибки одночасних вимірів контрольованих параметрів.

Для підвищення ефективності багатопараметрового контролю трансформаторного масла і рішення задачі прогнозування його технічного стану, досліджено статистичні процедури обробки банку даних, визначена їх оптимальна кількість без зниження інформативності.

Запропоновані алгоритми і функціональні схеми автоматизованих установок із застосуванням розроблених методів та перетворювачів, забезпечуючих необхідну вірогідність контролю.

В дисертації наведене теоретичне узагальнення і нові рішення наукової проблеми, що полягає в розробці багатофункціональних методів електричного та електромагнітного технологічного і експлуатаційного неруйнівного контролю електричних і геометричних параметрів провідникових циліндричних немагнітних виробів (мідь і алюміній) та рідких ізоляційних матеріалів (трансформаторне масло) енергетичного обладнання на основі використання багатопараметрових електроємнісних та електромагнітних перетворювачів, а також проведена статистична оптимізація числа контролюємих параметрів при збереженні максимальної вірогідності багатопараметрового контролю при використанні результатів обов’язкових профілактичних випробувань трансформаторного масла, взятого з баків трансформаторів, напругою 110кВ.

1. Зважаючи на важливість інформативних параметрів окремих елементів і матеріалів, для надійного функціонування енергетичного устаткування, з метою першочергового дослідження, були обрані немагнітні циліндричні струмопроводи (мідь і алюміній) та рідинні ізоляційні матеріали (трансформаторне масло), а в якості інформативних показників, що забезпечують ефективний контроль і параметричну надійність роботи устаткування, були прийняті для провідникових виробів – радіус (діаметр) і питомий електричний опір, а для ізоляційного рідинного матеріалу – відносна діелектрична проникність, питомий електричний опір і рівень масла в робочому резервуарі.

2. На основі отриманих універсальних функцій перетворення розглянуті методи багатопараметрового контактного та безконтактного контролю електричних та геометричних параметрів циліндричних немагнітних провідникових виробів (мідних або алюмінієвих) та реалізуючих їх електромагнітних перетворювачів з поздовжнім і поперечним зондувальними магнітними полями, розроблені алгоритми вимірювальних та розрахункових процедур. Для практичної реалізації методу з контактним електромагнітним перетворювачем були використані алюмінієві зразки фазних проводів ліній електропередачі стандартних зрізів А.16, А.50 і А.120, а для безконтактних перетворювачів – зразки з алюмінію і міді з радіусами а₁ = 2,5510^-3м, а₂ = 510^-3м, а₃ = 7,510^-3м.

3. Запропоновано метод багатофункціонального електричного контролю і розроблені багатопараметрові електроємнісні вимірювальні перетворювачі в плоскому та коаксіальному варіантах для одночасного абсолютного і диференційного контролю електричних та вагогабаритних параметрів трансформаторного масла. Розроблені послідовності вимірювальних та розрахункових процедур, які підтвердили правильність змін характеристик, взятих для контролю, різних по якості, трансформаторних масел, електричні параметри яких знаходились в межах по e_r від 2,2 до 5,0 та по r від 10¹² до 10⁹Омм.

4. Показана практична можливість використання узагальнених конструктивних параметрів, отриманих на основі теоретичного аналізу абсолютних приростів вихідних сигналів розроблених електроємнісних перетворювачів, для оптимізації технологічних процесів їх серійного виготовлення.

5. Створена методика розрахунку очікуваних значень сигналів вимірювальної інформації розроблених електромагнітних та електроємнісних перетворювачів з метою правильного вибору вимірювальної апаратури і встановлення раціонального режиму роботи перетворювачів з погляду малих похибок.

6. Розроблені діючі модельні вимірювальні установки та проведені експериментальні дослідження розроблених електромагнітних і електроємнісних перетворювачів на зразках провідникових (мідних і алюмінієвих) та ізоляційних матеріалів (трансформаторне масло), використовуємих в промисловості.

7. Запропоновані методики розрахунку похибок одночасного двохпараметрового контролю параметрів циліндричних немагнітних токопроводів та трьохпараметрового контролю параметрів трансформаторного масла, отримані вирази для оцінки похибок, визначені найбільш раціональні діапазони виміру контрольованих параметрів. При використанні контактного електромагнітного перетворювача відносні похибки виміру радіуса не перевищували 3%, питомого електричного опору – 6%, в діапазоні узагальненого параметра 2 х 4, в той час, як при використанні безконтактних перетворювачів похибки вимірів діаметра склали 0,5%, а питомого електричного опору – 2,5% при значенні х 3. При використанні електроємнісних перетворювачів відносні похибки вимірів електричних параметрів досліджуваних трансформаторних масел не перевищували 0,7%, в той час, як вагогабаритних параметрів – 6%.

8. Розроблено трансформаторний вихрострумовий перетворювач, використовуючий низьку або високу частоту зондуючого поля, для контролю температури труби, а по ній і трансформаторного масла, циркулюючого в тонкостінних трубопроводах. Проведені випробування дослідних зразків низькочастотних термоперетворювачів для оцінки приведеної похибки вимірів температури. В діапазоні (20-130)⁰С максимальна похибка виміру температури, досліджуваним перетворювачем, не перевищила 1,6%.

9. Досліджено статистичні процедури формування банку даних для підвищення ефективності багатопараметрового контролю, в рамках профілактичних випробувань трансформаторного масла з баків 34 силових трансформаторів напругою 110кВ за період до 39 років, визначено оптимальну кількість параметрів контролю, яке зменьшилось з 17 розглянутих до 5, при збереженні максимуму вірогідності, що підвищило ефективність багатопараметрового контролю трансформаторного масла та вирішило задачу параметричного прогнозування його технічного стану, з абсолютною похибкою прогнозу не більше ±1,413.

10. Запропоновані алгоритми і функціональні схеми двох автоматизованих установок з використанням досліджених багатопараметрових методів неруйнівного контролю та, реалізуючих їх, вимірювальних перетворювачів для одночасного контролю електричних та геометричних параметрів циліндричних немагнітних токопроводів і трансформаторного масла. Установки дозволяють згідно заданої програми проводити контроль параметрів і обробку отриманої інформації, визначати відносні похибки вимірів, документувати і зберігати отримані результати у вигляді робочого протоколу.

11. Розроблена методика оцінки нижньої границі числа багаторазових вимірів контролюємих параметрів для забезпечення необхідної вірогідності контролю виходячи з величини похибок розроблених багатопараметрових перетворювачів та заданих значень ризиків замовника і виготовлювача.

Публікації автора:

1. Бондаренко В.Е. Электрический одновременный контроль трёх информативных параметров трансформаторного масла. - // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 1997. - Вып. 8.- С.148 – 154.

2. Бондаренко В.Е. Коаксиальный емкостной преобразователь для контроля трёх параметров масел. // Інформаційно – керуючі системи на залізничному транспорті. Харків: ХарДАЗТ. - 1997.- №5/6 - С. 71 – 73.

3. Бондаренко В.Е. К вопросу контроля температуры полупроводниковым терморезистором // Технічна електродинаміка.- Київ.–1998.-Спец. вип. 2. Т.1 - С.263 – 267.

4. Бондаренко В.Е., Минченко А.А. Анализ методов непрерывного контроля диэлектрических характеристик изоляции при рабочем напряжении на объекте // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1998. – Вып.11. – С. 55 – 57. Здобувач провів аналіз існуючих пристроїв контролю внутрішньої електричної ізоляції вимірювальних трансформаторів току і високовольтних вводів силових трансформаторів.

5. Себко В.П., Бондаренко В.Е., Горкунов Б.М. Погрешности контроля электрических и весогабаритных параметров трансформаторных масел. // Український метрологічний журнал. – Харків: ДНВО “Метрологія” - 1999. - Вып.2. - С.25 – 27. Здобувачу належить вибір методики розрахунків похибок вимірів параметрів трансформаторного масла та інтерпретація результатів розрахунків для плоского ємнісного перетворювача.

6. Бондаренко В.Е. Определение погрешностей измерения параметров масел коаксиальным емкостным преобразователем. - // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ – 1999.- Вып.37.- С. 51-53.

7. Бондаренко В.Е. Допусковый контроль поперечных размеров изделий индуктивными преобразователями // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков.: ХГПУ.- 1999.- Вып.24. -С.94-103.

8. Бондаренко В.Е., Редько Ю.П. Определение параметров надёжности эквивалентной расчетной схемы сложных энергетических объектов.-// Інтегровані технології та енергозбереження.– Харків:ХДПУ.– 1999.- №3.– С.37-39. Здобувач вибрав метод розрахунків та дав інтерпретацію отриманих результатів.

9. Бондаренко В.Е., Себко В.П. Автоматизированная система электромагнитного контроля параметров токопроводов. // Технічна електродинаміка. – Київ. - 1999. – Тем.вип. Ч.11. – С.65-68. Здобувач розробив алгоритм та функціональну схему автоматизованого пристрою для контролю та питомого електричного опору циліндричних немагнітних токопроводів.

10. Бондаренко В.Е, Себко В.П., Горкунов Б.М. Плоский емкостной преобразователь для контроля качества масел в дифференциальном варианте.// Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вып. 92. - С.90-95. Здобувачу належить метод проведення параметричного контролю та проведення експериментальних досліджень.

11. Бондаренко В.Е, Себко В.П., Горкунов Б.М. Дифференциальный коаксиальный емкостной преобразователь для контроля качества масел. // ВестникХарьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вып. 106.- С.52-57. Здобувачу належить метод проведення параметричного контролю трансформаторного масла та проведення експериментальних досліджень.

12. Бондаренко В.Е., Себко В.П., Горкунов Б.М. Расчет ожидаемых значений параметров емкостного преобразователя для контроля компонентов масла. - // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ.– 2000. - Вып. 102. - С.21 – 24. Здобувачу належать розрахунки очікуваних значень, похибок вимірів отриманих результатів та інтерпретація результатів для плоского ємнісного перетворювача.

13. Себко В.П., Бондаренко В.Е., Горкунов Б.М. Расчет ожидаемых значений параметров коаксиального преобразователя для контроля качества масел. // Технічна електродинаміка. – Київ. - 2000. -Тем. вип. Ч.2. – С.71 –74. Здобувачу належать розрахунки очікуваних значень, похибок вимірів отриманих результатів та інтерпретація їх для коаксіального перетворювача.

14. Бондаренко В.Е. Электромагнитный метод и устройство для контроля температуры жидкости // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: ХДПУ.– 2000.- №4. - С.102-107.

15. Бондаренко В.Е. Оценка неоднородности эксплуатационной информации о надёжности энергетических объектов // Механіка та машинобудування. – Харків: ХДПУ. – 2000. - №1. –С. 56-59.

16. Бондаренко В.Е. Вихретоковый преобразователь для контроля параметров линий электропередач в поперечном магнитном поле // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. – Харків: ХДАЗТ.-2001.-№2.-С.77-80.

17. Бондаренко В.Е., Себко В.П. К расчёту ожидаемых сигналов контактного электромагнитного преобразователя. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. – Харків: ХарДАЗТ. - 2001. – №5.- С.54-57. Здобувачу належить метод розрахунків очікуваних значень сигналів перетворювача, включеного в місткову схему перетворення.

18. БондаренкоВ.Е., Себко В.П. Расчёт ожидаемых значений и выбор аппаратуры по расчётным сигналам. // Технічна електродинаміка. – Київ. - 2001. – Тем. вип. Ч.2 – С.99 – 103. Здобувачу належить метод розрахунків очікуваних значень сигналів перетворювача, включеного по схемі безпосереднього вимірювання електричного струму, напруги та фази.

19. Бондаренко В.Е., Себко В.П Оценка погрешностей измерения радиуса и удельного электрического сопротивления изделий контактным электромагнитным преобразователем // Український метрологічний журнал. – Харків: ДНВО “Метрологія.” – 2001. – Вип. 4. - С.14 – 18. Здобувачу належить розроблений метод розрахунків відносних похибок вимірювань радіуса і питомого електричного опору та проведені розрахунки відносних похибок вимірювань.

20. Бондаренко В.Е., Шутенко О.В. Анализ существующей системы диагностики состояния высоковольтных маслонаполненных вводов // Вісник Національного технічного університету «Харьківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ.» – 2001.- №5. – С.29-34. Здобувач сформулював методи подальших досліджень високовольтних маслонаповнених вводів.

21. Себко В.П., Бондаренко В.Е. Бесконтактный вихретоковый контроль диаметра и удельного электрического сопротивления проводов линий электропередач // Технічна електродинаміка. – Київ. – 2002.-№1.-С.69 – 72. Здобувач розробив екстремальний метод для проведення розрахунків, провів експериментальні дослідження за вибраним методом.

22. Бондаренко В.Е. Расчёт ожидаемых сигналов трансформаторного электромагнитного преобразователя с продольным магнитным полем // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». – Харьков: НТУ«ХПИ». – 2002. - Т.3. №9. – С.11-16.

23. Бондаренко В.Е. Автоматизированная система многопараметрового контроля качества трансформаторного масла. // Технічна електродинаміка.- – Київ. - 2002. –Тем. вип. Ч.3. – С.122-124.

24. Бондаренко В.Е., Шутенко О.В. Оптимизация системы информационных показателей качества трансформаторного масла для технического эксплуатационного контроля маслонаполненного энергетического оборудования. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті.– Харків:УкрДАЗТ. – 2003.- №2. – С.46 – 50 (здобувачу належить вибір методу оптимальної обробки багатопараметрової інформації, розробка алгоритму обробки фізико – технічних показників та інтерпретація результатів).

25. Бондаренко В.Е. Информационный анализ показателей качества при многопараметровом контроле. // Механіка та машинобудування. – Харків: НТУ «ХПІ». -2003.– Т.2. № 1. - С.93 – 96.

26. Бондаренко В.Е. Бесконтактный вихретоковый преобразователь для контроля диаметра и удельного электрического сопротивления немагнитных цилиндрических изделий в полях различной ориентации // Електротехніка і електромеханіка. – Харків: НТУ «ХПІ».- 2003. - №2. - С.5 - 10.

27. Патент України . Спосіб контролю діелектричних характеристик внутрішньої ізоляції конденсаторного типу вводів силових трансформаторів і вимірювальних трансформаторів струму під робочою напругою / В.О. Бондаренко, А.А. Мінченко. - №47975 А; Заявлено 3. 01. 2002 ; Опубл. 15.07. 2002, Бюл. №7. В формулі винаходу здобувач запропонував використати при контролі діелектричних характеристик ізоляції для узгодження в часі вторинну фазну напругу вимірювального трансформатора напруги, відношення робочих фазних напруг при відсутності дефекту і контролі, відсутність струму небалансу, запам’ятовувати результати і використовувати їх при кожному контролі.

28. Бондаренко В.Е., Себко В.П., Горкунов Б.М. Определение радиуса и удельного сопротивления проводов линий электропередач. // Труды науч.-техн. конф. «Проблемы автомат. электропривода. Теория и практика». – Харьков: Вестник ХГПУ. –1998. - С.375-376. Здобувачу належить алгоритм вимірів радіусу та питомого електричного опору на прикладі алюмінієвих циліндричних токопроводів, інтерпретація результатів, підготовка докладу.

29. Бондаренко В.Е. Себко В.П. Измерение радиуса и удельного электрического сопротивление немагнитных цилиндрических изделий контактным электромагнитным преобразователем. // Матеріали 4-ї Націон. наук.-техн. конф. «Неруйнівний контроль та технічна диагностика». – Київ. – 2003.– С.373-378. Здобувач підготував доклад, по вибраному ним методу контролю радіуса та питомого електричного опору за допомогою КЕМП, алгоритму розрахунків очікуваних значень сигналів та результатам розрахунків відносних похибок вимірювання контрольованих параметрів.

30. Бондаренко В.Е., Веприк В.Ю. Анализ причин отказов энергетического оборудования ПС в задачах диагностики. // Труды междунар. науч.– техн. конф. «Компьютер: наука, техника, технология, здоровье». – Харьков: ХГПУ – 1996.- Ч.1. - С.108. Здобувач дав інтерпритацію отриманих результатів та запропонував метод оптимальної обробки інформації.

31. Себко В.П., Бондаренко В.Е. и др. Контроль параметров трансформаторного масла // Труды междунар. науч.– техн. конф. «Компьютер: наука, техника, технология, здоровье».– Харьков: ХГПУ. - 1996.– Ч.1.- С.130. Здобувачу належить розробка методу параметричного контролю трансформаторного масла.

32. Бондаренко В.Е., Шутенко О.В. Регрессионная модель старения трансформаторных масел при многопараметровом контроле их технического состояния // Труды 3-й промышл. конф. с международ. участием «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях.» – п. Славское: Карпаты. – 2003. – С.53. Здобувачу належить вибір методу досліджень та інтерпретація результатів.

33. Бондаренко В.Е., Шутенко О.В. Новые направления диагностики трансформаторного масла. // Труды междунар. науч.– техн. конф. «Компьютер: наука, техника, технология, здоровье». – Харьков: ХГПУ – 1996.- Ч.1. - С.110. Здобувач розробив метод досліджень ізоляції вводів та дав інтерпретацію результатів.

34. Бондаренко В.Е., Минченко А.А. Совершенствование устройств контроля изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением. // Труды 15 Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». – Т.1. – Москва: –1999.– С.30. Здобувач провів аналіз методів безперервного контролю внутрішньої ізоляції трансформаторів току і вводів силових трансформаторів.

35. Бондаренко В.Е., Себко В.П. Бесконтактный вихретоковый контроль электрических и геометрических параметров цилиндрических изделий.// Труды междунар. науч.– техн. конф. «Компьютер: наука, техника, технология, здоровье». – Харьков: НТУ «ХПИ». - 2003. – №10.6- С.314. Здобувач вибрав метод безконтактного контролю діаметра і питомого електричного опору циліндричних немагнітних виробів та провів їх експерементальне дослідження.

36. Бондаренко В.Е., Нижевский В.И. Диагностика опорной изоляции подстанции с помощью ЭВМ. // Труды междунар. науч.– техн. конф. «Компьютер: наука, техника, технология, здоровье». – Харьков: ХГПУ – 1993.- Ч.3. - С.95– 96. Здобувач розробив функціональну схему пристрою та прийняв участь в експериментальних дослідженнях.

37. Бондаренко В.Е. Бесконтактный контроль температуры жидкостей электромагнитным методом // Труды междунар. науч.– техн. конф. «Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье».-Харьков:ХГПУ.- 1998.- Вып.6.–Ч.1.– С.475-478.