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在线船用乙丙橡胶电缆在线监测与热寿命评估

收藏本文 2024-03-21 点赞:17194 浏览:72724 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:船用电力电缆在船舶电气系统中担负着输送电能的重要作用,其绝缘状态直接影响着整个电气设备的安全运转。船用电力电缆的敷设环境复杂,影响绝缘材料的老化因素较多,其中以温度占主导因素的热老化是导致船用电力电缆寿命缩短甚至失效的关键。为保证电缆能够安全稳定运转,有必要对电缆运转状态下的热老化寿命进行探讨。目前对电缆热寿命的探讨多以实验室高温加速老化为手段,建立寿命模型以外推电缆额定温度下的利用寿命,而对加速试验数据及寿命模型缺少可靠性验证。另外,电缆正常老化工作温度一般低于其额定运转温度,在额定温度下的寿命评估过于保守,若结合电缆现场运转参数确定其正常老化工作温度,则可提升电缆热寿命评估的准确性。针对上面陈述的不足,本论文以船用乙丙橡胶绝缘电缆为探讨对象,采取实验室加速试验与现场运转测量相结合的策略进行热寿命评估探讨。首先,针对乙丙橡胶绝缘电缆开展了实验室加速热老化试验,根据试验数据建立了断裂伸长率与老化时间的联系函数,浅析了断裂伸长率受加速老化温度及老化时间的影响规律。针对试验数据进行了方差计算,建立了乙丙橡胶电缆基于Arrhenius公式的加速热寿命模型。对试验数据进行了统计检验,验证了利用该数据建立的热寿命模型的有效性和可靠性,为乙丙电缆的热老化寿命浅析提供依据。其次,设计了一套电缆在线监测系统,对电缆运转状态下的参数进行测量。采取C8051F340单片机,选用铂热电阻温度传感器和DFH17系列霍尔电流传感器进行现场参数采集;设计了温度及电流信号预处理电路,经单片机AD转换后在HS12864液晶上实时显示;设计了按键电路和报警电路,并利用CH375芯片读写程序完成U盘的数据存储。通过对硬件和软件的详细设计,实现了电缆电流及表皮温度的监测功能。最后,建立了乙丙电缆等效热路模型,在实验室模拟乙丙电缆现场运转状态,测量其电流及表皮温度,结合表皮到线芯的温升确定了电缆运转线芯温度,并以此作为乙丙电缆的老化工作温度。由实验最终确定的乙丙电缆老化寿命与船用橡胶电缆的实际寿命接近,亦满足电力电缆行业30~50年的寿命设计要求。本论文采取加速热老化试验与现场运转测量相结合的策略,可以方便可靠的对船用乙丙绝缘电缆的热老化寿命进行评估。该策略可以为运转中的船用橡胶电缆预防性更换提供论述依据。关键词:乙丙橡胶论文热老化论文在线监测论文线芯温度论文寿命评估论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    1 绪论10-21

    1.1 课题探讨背景及作用10-11

    1.2 电缆老化机理综述11-13

    1.3 电缆老化寿命探讨的进展13-19

    1.4 本论文探讨内容19-21

    2 加速热老化试验21-29

    2.1 加速热老化试验原理21-22

    2.2 加速热老化试验内容22-24

    2.2.1 试样制备22-23

    2.2.2 试样失效判定标准23

    2.2.3 加速热老化温度选取23-24

    2.2.4 取样间隔时间选取24

    2.3 试验结果浅析24-27

    2.3.1 试验数据拟合25-27

    2.3.2 断裂伸长率特性浅析27

    2.4 本章小结27-29

    3 试验数据的可靠性浅析29-35

    3.1 试验结果的方差计算29-31

    3.1.1 老化终点时间计算29

    3.1.2 数据方差浅析29-31

    3.1.3 电缆热寿命模型推导31

    3.2 试验结果的统计检验31-34

    3.2.1 方差相等性检验31-32

    3.2.2 线性检验32-33

    3.2.3 耐热图的绘制33-34

    3.3 本章小结34-35

    4 电缆在线监测系统硬件设计35-54

    4.1 电缆在线监测系统硬件设计案例35-37

    4.1.1 硬件总体设计35-36

    4.1.2 硬件功能介绍36-37

    4.2 系统制约部分设计37-39

    4.2.1 微制约器的选取37

    4.2.2 时钟电路设计37-38

    4.2.3 复位电路设计38-39

    4.3 电缆参数采集案例设计39-46

    4.3.1 电缆温度采集39-42

    4.3.2 电缆电流采集42-46

    4.4 AD转换电路46-48

    4.4.1 AD通道选择46-47

    4.4.2 AD转换47-48

    4.5 其他部分设计48-53

    4.5.1系统电源设计48

    4.5.2 显示电路设计48-49

    4.5.3 按键电路设计49-50

    4.5.4 U盘存储电路设计50-52

    4.5.5 报警电路设计52-53

    4.6 本章小结53-54

    5 电缆在线监测系统软件设计54-62

    5.1 系统软件功能概述54

    5.2 系统软件设计案例54-61

    5.2.1 主控程序设计54-56

    5.2.2 初始化模块设计56

    5.2.3 时钟程序设计56-57

    5.2.4 AD转换程序设计57-58

    5.2.5 按键与展示程序设计58-60

    5.2.6 USB存储设计60-61

    5.3 本章小结61-62

    6 实验浅析与电缆寿命评定62-66

    6.1 电缆监测实验结果62-63

    6.2 电缆老化寿命评定63-64

    6.2.1 电缆老化工作温度推算63-64

    6.2.2 电缆老化寿命评估64

    6.3 寿命评定结果浅析64-65

    6.4 本章小结65-66

    结论66-68

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