本文關(guān)鍵詞：船舶電纜絕緣老化規(guī)律及快速檢測(cè)方法研究

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【摘要】：隨著船舶自動(dòng)化程度的逐步提高以及電力推進(jìn)船舶的出現(xiàn),船舶電氣系統(tǒng)也隨之日益復(fù)雜,船舶電纜在船舶電氣系統(tǒng)中擔(dān)任著傳輸能量和信號(hào)的重要任務(wù)。眾所周知,船舶電纜的工作環(huán)境復(fù)雜,在溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)等眾多因素的綜合影響下,電纜絕緣層材料容易老化,進(jìn)而導(dǎo)致電纜的絕緣性能下降甚至失效,從而導(dǎo)致船舶電氣系統(tǒng)失效,甚至引起船舶火災(zāi)�？梢�(jiàn),船舶電纜絕緣狀態(tài)和老化程度直接影響著整個(gè)船舶的安全和生產(chǎn)。另外,我國(guó)正在服役的老舊船舶眾多,其上使用的依然是最初的船舶電纜(丁苯橡膠電纜為主),其絕緣性能的好壞無(wú)從知曉。為消除船舶電纜穩(wěn)定運(yùn)行中的安全隱患,明確電纜更換時(shí)機(jī),就迫切需要對(duì)其絕緣老化壽命進(jìn)行快速檢測(cè)。 在影響絕緣材料的眾多老化因素中,溫度占主導(dǎo)地位。目前對(duì)船舶電纜絕緣壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)主要是依據(jù)GB/T11026和IEC60216標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)驗(yàn)室對(duì)船舶電纜開(kāi)展高溫加速老化實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)量老化試樣的斷裂伸長(zhǎng)率來(lái)推斷其在實(shí)際使用溫度下的壽命。這種方法是破壞性試驗(yàn),在試驗(yàn)過(guò)程中需要從船舶電網(wǎng)中截取待檢測(cè)電纜；同時(shí)需要很長(zhǎng)的試驗(yàn)周期才能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果；另外,船舶電纜穿越不同艙室,其工作環(huán)境必然存在差異,這意味著所截取的樣品只能代表局部,無(wú)法對(duì)全船電纜的絕緣壽命進(jìn)行檢測(cè)。 綜上,若能提出一種在線、快速的電纜壽命檢測(cè)方法,無(wú)論是對(duì)船舶的安全性還是減少盲目更換電纜都具有重要意義。針對(duì)該問(wèn)題,本文以目前眾多老舊船舶上廣泛應(yīng)用的丁苯橡膠電纜為研究對(duì)象,嘗試建立一種基于硬度的船舶電纜絕緣老化壽命快速檢測(cè)方法,主要完成了如下幾方面工作： (1)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),選取135℃、150℃、165℃、180℃四個(gè)老化溫度點(diǎn),對(duì)新的丁苯橡膠電纜進(jìn)行加速老化試驗(yàn),并分別對(duì)老化后試樣的硬度、斷裂伸長(zhǎng)率、密度和絕緣電阻等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,獲得了船舶丁苯橡膠電纜絕緣老化的定量規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)即老化程度的加深,絕緣層硬度增大,斷裂伸長(zhǎng)率減小,密度緩慢增加,絕緣電阻在老化后期呈明顯下降趨勢(shì)。其中,硬度以及斷裂伸長(zhǎng)率與其老化程度之間線性關(guān)聯(lián)明顯,為對(duì)電纜絕緣壽命進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè),選取硬度為特征參量。 (2)建立了丁苯橡膠電纜絕緣層伸長(zhǎng)比、斷裂伸長(zhǎng)率以及老化交聯(lián)密度等與其硬度之間的理論模型,闡明丁苯橡膠伸長(zhǎng)比、斷裂伸長(zhǎng)率以及交聯(lián)密度等與其硬度之間的變化關(guān)系。提出剩余硬度保留率概念,參考GB/T11026和IEC60216標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)據(jù)處理方法對(duì)所測(cè)硬度數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證以及系統(tǒng)分析,進(jìn)而提出基于剩余硬度保留率的船舶丁苯橡膠電纜絕緣壽命快速檢測(cè)新方法。 (3)參照GB/T11026和IEC60216標(biāo)準(zhǔn),對(duì)丁苯橡膠電纜絕緣壽命快速檢測(cè)新方法進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明所提出的基于剩余硬度保留率的檢測(cè)新方法具有與上述標(biāo)準(zhǔn)較高的相符性,不但結(jié)果準(zhǔn)確而且具有簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)。并提出以剩余硬度保留45%作為新方法的檢驗(yàn)失效標(biāo)準(zhǔn),即丁苯橡膠電纜的壽命終點(diǎn)。另外絕緣電阻測(cè)試結(jié)果也從側(cè)面證明了基于剩余硬度保留率對(duì)船舶丁苯橡膠電纜絕緣老化壽命進(jìn)行快速檢測(cè)的有效性。 通過(guò)本文的研究工作,揭示了船用丁苯橡膠電纜絕緣層老化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于硬度的船舶電纜絕緣老化壽命快速檢測(cè)方法,在應(yīng)用該方法時(shí),首先需按照文中所述過(guò)程建立基于剩余硬度保留率的壽命預(yù)測(cè)模型(不同電纜模型不同),在實(shí)船檢驗(yàn)時(shí)只需對(duì)要檢驗(yàn)的船舶電纜絕緣部位進(jìn)行硬度測(cè)試,隨后帶入相應(yīng)模型便可得知其剩余使用壽命。這意味著檢驗(yàn)人員可以在船上隨時(shí)對(duì)不同部位的船舶電纜進(jìn)行檢驗(yàn),不需再反復(fù)進(jìn)行取樣以及漫長(zhǎng)的老化試驗(yàn)過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U665;U672

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本文編號(hào)：1236802