WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

ТОЛЧЁНКИН Роман Юрьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ И СПОСОБОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ РУДНИЧНЫХ ПЕРЕНОСНЫХ ПРИБОРОВ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Специальность: 05.26.01 «Охрана труда

(горная промышленность)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр РАН, отдел проблем горной аэрогазопылединамики и безопасности освоения недр

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

ЕРЫГИН Александр Тимофеевич

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор

ЛЯХОМСКИЙ Александр Валентинович

кандидат технических наук

ФАЕРШТЕЙН Леонид Борисович

Негосударственный фонд «Межотраслевой орган сертификации «Сертиум» (орган по сертификации взрывозащищенного и рудничного электрооборудования)

Защита состоится «___10__» ____июня______2009 г. в _10-30__ часов на заседании диссертационного совета Д 002.074.02 в Учреждении Российской академии наук - Институте проблем комплексного освоения недр РАН (УРАН ИПКОН РАН) по адресу: 111020, Москва, Крюковский тупик, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН.

Автореферат разослан «_8__» _____мая_______2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук

Милетенко И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные рудничные переносные приборы и электрооборудование существенно уступают по своим технико-экономическим показателям (габариты, вес, стоимость) аналогичным приборам и электрооборудованию в общепромышленном исполнении. Это связано с тем, что обеспечение взрывозащиты существенно усложняет их конструкцию, что сказывается на технико-экономических показателях рудничных переносных приборов и электрооборудовании. Прогрессивный вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» также не решают полностью эту задачу. Для максимального приближения конструкции рудничных переносных приборов и электрооборудования к общепромышленному исполнению требуется разработать более совершенные методы оценки и обеспечения искробезопасности в сравнении с действующими в мировой практике.

В переносных приборах и электрооборудовании используются автономные источники питания, в качестве которых применяются химические источники тока – аккумуляторы и сухие элементы. Параметры их характеризуются малым напряжением и индуктивностью и большими значениями размыкаемых токов. Воспламеняющая способность электрических разрядов при коммутации этих цепей до настоящего времени не изучена ни в России, ни за рубежом, что не позволяет рационально выбирать параметры рудничных переносных приборов и электрооборудования. Отсутствие исходных данных, позволяющих оценивать на искробезопасность химические источники тока в режиме короткого замыкания и совместно с индуктивными и емкостными нагрузками, не позволяет повысить технико-экономические показатели рудничных переносных приборов и электрооборудования.

При этом для эффективного обеспечения искробезопасности переносных приборов и электрооборудования необходимо установить характер электрической цепи (омическая или индуктивная) – химического источника тока и установить области параметров электрических цепей, где химический источник тока является омической, а где индуктивной цепью. Для оценки искробезопасности химического источника тока необходимо измерять его параметры: э.д.с., ток короткого замыкания и индуктивность. Первые два параметра измеряются известными методами. Задача измерения индуктивности химических источников тока до настоящего времени не решена. Требуется разработать способ и конструкцию прибора для определения индуктивности химического источника тока.

Кроме того, в настоящее время существует необходимость в методике оценки и обеспечения искробезопасности на основе новых научных и практических результатов, обеспечивающей доступность оценки искробезопасности разработчиками рудничных переносных приборов и электрооборудования и позволяющая создавать их с более высокими технико-экономическими показателями (уменьшить вес, габариты, стоимость).

Цель работы. Установление исходных данных для разработки метода оценки и способов обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования, позволяющих повысить их технико-экономические показатели.

Идея работы заключается в получении новых знаний о воспламеняющей способности электрических разрядов, возникающих при коммутации электрических цепей рудничных переносных приборов и электрооборудования, служащих для оценки и обеспечения их искробезопасности.

Методы исследования. В работе теоретически проанализированы переходные процессы электрической цепи химического источника тока и установлены основные параметры искробезопасности химических источников тока. С помощью экспериментов установлены новые исходные данные для оценки искробезопасности рудничных переносных приборов.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Зависимости минимального воспламеняющего тока от э.д.с. и индуктивности химического источника тока для активизированной испытательной взрывоопасной смеси I категории взрывоопасности, служащие для оценки искробезопасности химических источников тока в режиме короткого замыкания и совместно с линией связи и индуктивными нагрузками рудничных переносных приборов и электрооборудования.

2. Зависимости минимального воспламеняющего напряжения химического источника тока от значения сопротивления и параметров емкостной цепи для испытательной активизированной взрывоопасной смеси I категории взрывоопасности, служащие для оценки искробезопасности химических источников тока совместно емкостными нагрузками рудничных переносных приборов и электрооборудования.

3. Значения минимального напряжения зажигания дугового электрического разряда для материалов контактов, используемых для обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования.

4. Закономерность, связывающая между собой параметры химического источника тока, емкость конденсатора, включенного параллельно его выходу, и максимальное напряжение на конденсаторе, возникающее при колебательном режиме размыкания данной электрической цепи без электрического разряда. Установленная закономерность используется для разработки способа и устройства для измерения индуктивности химического источника тока.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами анализа большого объема статистического материала, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований при использовании стандартизированной методики экспериментальных исследований по установлению минимальных воспламеняющих параметров электрических разрядов, которая обеспечивает погрешность в их определении на уровне 10%, при доверительной вероятности не менее 95 %.

Научная новизна результатов, полученных в работе, заключается в том, что в работе впервые установлены:

- характеристики искробезопасности Iв = f(L, E) и Uв = f(С, R1, R2), служащее для оценки и обеспечения искробезопасности электрических цепей рудничных переносных приборов и электрооборудования;

- значения минимального напряжения зажигания дуги для различных материалов контактов, используемых для обеспечения искробезопасности рудничного электрооборудования;

- области параметров электрических цепей, где химический источник тока в режиме короткого замыкания является индуктивной или омической цепью;

- закономерность, связывающая между собой параметры химического источника тока, емкость конденсатора, включенного параллельно его выходу, и максимальное напряжение на конденсаторе, возникающее при коммутации цепи химического источника тока, являющуюся научным базисом разработки прибора для измерения индуктивности химического источника тока.

Практическая ценность работы состоит в том, что новые научные знания и разработанная на их базе методика оценки и обеспечения искробезопасности переносных приборов и электрооборудования позволяет:

- производить оценку искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования на стадии разработки и определять их рациональные параметры;

- предложить эффективные методы обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования, позволяющие повысить их технико-экономические показатели;

- разработать прибор для измерения индуктивности химических источников тока, обеспечивающий электроизмерительную оценку их искробезопасности.

Основные технические решения в работе защищены патентом Российской Федерации «Способ обеспечения искробезопасности переносных приборов» (патент № RU 2336417 C1), и подана заявка на предполагаемое изобретение «Устройство для измерения индуктивности химических источников тока» (заявка на получение патента Российской Федерации от 17.09.2008 г. №2008137228).

Реализация выводов и рекомендаций.

Результаты исследований использованы:

- при анализе причин аварийности горношахтного оборудования и составлении статистических сборников о состоянии охраны труда и промышленной безопасности на предприятиях угольной промышленности Федеральным агентством по энергетике;

- при испытаниях электрооборудования на искробезопасность в сертификационном центре МОС «Сертиум».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку в Федеральном агентстве по энергетике (Росэнерго) в 2008 году на научной конференции по итогам конкурса научно-технических разработок среди молодёжи предприятий и организаций топливно-энергетического комплекса «ТЭК-2007» ; на научных симпозиумах «Неделя горняка» МГГУ в 2006, 2007 и в 2008 г.г.

Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликованы 4 печатных работ в изданиях, рекомендуемых ВАК-3.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит 217 страниц машинописного текста, в том числе 44 страницы приложения, 52 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 117 наименований.

Основное содержание работы

В первой главе представлен анализ современных методов оценки искробезопасности электрических цепей.

Большой вклад в изучение воспламеняющей способности электрического разряда, влияния на неё различных факторов, разработку методов оценки опасности электрического искрения и определения минимальных воспламеняющих параметров электрических цепей и разрядов внесли работы П.П. Пироцкого, В.С. Кравченко, В.И. Серова, П.Ф. Ковалева, А.Т. Ерыгина, А.Л. Трембицкого, В.Н. Веревкина, Ю.Н. Камынина, А.Н. Шатило, В.А. Бондаря, А.Е. Погорельского, А.И. Султановича, В.С. Комарова, М.А. Васнева, Б.А. Петренко, В.Б. Неймана, Э.Г. Когана, В.П. Яковлева, В.В. Давыдова, Л.Б. Фаерштейна, Б.В. Чернова, В.П. Виноградова, А.С. Залогина, К.К. Светта, В. Иоста, Д.В. Уингинтона, Р. Гордона, Г. Фогта, Ф. Шебсдата и других исследователей. В то же время анализ этих работ показал, что вопросы, связанные с определением минимальных воспламеняющих параметров электрического разряда в электрических цепях с малыми значениями э.д.с. источников питания и индуктивности и больших размыкаемых токов, не нашли своего решения.

Подробно рассмотрены способы и средства обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов. Установлено, что на данный момент не существует электроизмерительного метода, который позволял бы оценивать химические источники тока на искробезопасность по разрядам размыкания. Обоснована актуальность разработки нового метода оценки и обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов, позволяющего осуществлять выбор рациональных параметров рудничных переносных приборов при их разработке и существенно улучшить эксплуатационные и технико-экономические характеристики.

В соответствии с целью и на основании выполненного анализа состояния вопроса в настоящей работе поставлены следующие научно-технические задачи:

- установить для химического источника тока в режиме короткого замыкания класс электрической цепи и параметры химического источника тока, определяющие его воспламеняющую способность;

- установить исходные данные для оценки искробезопасности электрических цепей с химическим источником тока в режиме короткого замыкания, а также совместно с индуктивными и емкостными нагрузками;

- разработать эффективные методы и средства обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования;

- разработать метод оценки и способы обеспечения искробезопасности рудничных переносных приборов, позволяющих осуществлять выбор рациональных параметров рудничных переносных приборов при их разработке и существенно улучшить эксплуатационные и технико-экономические показатели.

Во второй главе изучена воспламеняющая способность электрических разрядов в электрических цепях с химическими источниками тока и реактивными нагрузками. Представлена расчётная оценка определения искробезопасных токов в зависимости от напряжения химического источника тока и его индуктивности, принцип которой заключается в определении энергии и длительности электрического разряда на каждой из возможных скоростей размыкания контактов и последующего сравнения полученных энергий со значениями воспламеняющих энергий при одинаковых длительностях разрядов и скоростях размыкания контактов. Данный метод расчета искробезопасности электрических цепей разработан в ИПКОН РАН и приведен в действующем стандарте ГОСТ Р 51330.10-99.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»