У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми, сформульовано мету та основні задачі дисертаційної роботи, визначені її наукова новизна і практична цінність.

У першому розділі виконано аналіз системи електропостачання аеродромних наземних засобів забезпечення польотів, СРПМ з дизельними електроагрегатами, діючою стратегією її ТО і Р на предмет відповідності сучасним вимогам. Виконаний аналіз дестабілізуючої дії деградаційних факторів на СРПМ, ВКМ та вибрані визначальні з них.

Вибрана і обґрунтована модель дослідження і показники для аналізу її оцінки.

Ідентифікація об'єкта дослідження показала, що система ТО і Р силового тракту електропостачання світлосигнального комплексу аеропорту виконується по регламенту. Система ТО і Р ВКМ аеродромних вогнів обслуговується за станом з контролем рівня параметрів. Аналіз силової схеми СРПМ показав, що використання в переважній більшості аеропортів типової структури дає змогу значно збільшити точністні характеристики розрахунків надійності параметру потоку відмов електропостачання ССА за рахунок більш детального розгляду функціональних зв'язків СРПМ, і зробити розрахунки універсальними майже для всіх аеропортів України та країн СНД.

Головний з контрольованих параметрів при експлуатації ВКМ аеродромних вогнів за станом з контролем рівня параметрів - опір ізоляції ВКМ відносно землі до теперішнього часу науково не обґрунтований і встановлений, в керівних документах, значно нижче за рівень електричної міцності ізоляції ВКМ аеродромних вогнів.

З відомих в великих енергетичних системах показників багатокритеріального поняття живучість для аналізу надійності СРПМ обґрунтовано відібраний параметр - параметр потоку відмов функціонування з каскадним розвитком збурення і масовим порушенням електроживлення ЕП. Прогноз стану ізоляції ВКМ виконувався з використанням емпіричних методів.

Аналіз “кривої життя” ізоляції показав, що обмежень для продовження експлуатації ВКМ аеродромних вогнів, що відпрацювали 20-25 років немає, так як теоретично вирахуваний термін наближається до 50 років.

Аналіз 240 авіаційних подій і катастроф в світі, що сталися протягом 1999-2000 років показав безпосередній вплив порушення електропостачання вогнів ССА на безпеку польотів - виявлено 6% випадків від загального числа авіаційних катастроф з людськими жертвами, 19,9 відсотків - виїзди за межі злітно - посадкової смуги. Наведені статистичні дані підтверджують необхідність проведення робіт за вибраним напрямком.

У другому розділі проаналізовані кількісні методи аналізу надійності електропостачання ЕП першої категорії особливої групи аеропортів, встановлено, що на основі значної одноманітності і простоти силової схеми СРПМ для суттєвого підвищення точністних характеристик розрахунків можна відмовитися від формального підходу оцінки їх надійності, врахувати параметри реального потоку централізованого електропостачання - зовнішніх збурень і реконфігурацію СРПМ з дизельними електроагрегатами в залежності від тривалості перерв централізованого електропостачання та технології виробництва польотів аеропорту.

Вектор станів системи Х є випадковою функцією часу , що приймає значення із зліченої множини Х = . Розглядались відмови першої кратності q¹ з послідовною можливою відмовою кожного k-го елементу, тоді число станів системи - m= k + 1, а також відмови другої кратності q² з послідовною можливою відмовою по два елементи (при чому одним з цих двох лементів міг відмовити раніше з так званою невиявленою відмовою, таких як відмова захисту автоматичних вимикачів, помилкове спрацювання пристроїв автоматичного вводу резерву), тоді m= + 1. При сценарному підході виявлялись тільки стани системи m_s за визначеним критерієм відмов, причому m_s m.

При визначенні критерію відмови СРПМ, яка має на виході дві шини гарантованого електроживлення: ШГЖ1 і ШГЖ2 використані обмеження керівних документів для використання ССА. Встановлено, що при розрахунку надійності електропостачання ССА критерієм відмови електропостачання є відмова однієї з ШГЖ або двох з трьох незалежних джерел електроживлення. Порівнювався цей показник з порушенням регулярності польотів ПС. При розрахунку живучості електропостачання ССА критерієм відмови є відмова обох ШГЖ, як нормативні використовувались значення, отримані за умови забезпечення безпеки польотів 10^-6 на одну посадку.

Для складання моделі розглядалась типова схема СРПМ з двома централізованими джерелами електроживлення: ЦДЖ1 і ЦДЖ2, одним автономним дизельним електроагрегатом АДЖ, двома пристроями автоматичного вводу резерву (ПАВР): ПАВР1 і ПАВР2, а також міжсекційним ПАВР.

Для розрахунку надійності електропостачання ССА аналізувалась силова схема СРПМ і відібрані наступні сценарії m_s, з відмовами q¹ для визначеного критерію відмови:

1. Коротке замикання на виході ПАВР1 або ПАВР2. Тоді буде відключеним захистом одне з ЦДЖ і АДЖ;

2. Коротке замикання на ШГЖ1 або ШГЖ2. Тоді при нормальній роботі захисту та міжсекційного ПАВР буде знеструмленою одна з ШГЖ.

Інші сценарії з відмовами q² не розглядались на фоні значних величин q¹.

Для всієї СРПМ при розрахунку надійності параметр потоку відмов буде визначатись через _шгж: = 4 _шгж,

Для розрахунку живучості електропостачання ССА аналізувалась робота СРПМ з відмовами q² і технології виробництва польотів аеропорту.

Зважаючи на наслідки у випадку відмови секцій шин ШГЖ1 і ШГЖ2, а також на роботу обладнання (АДЖ приймає навантаження через 15с після сигналу на запуск) умовно розбивались відмови у часі на короткочасні (від 1 до 3с) - Тк, середньої тривалості (від 3 до 20с) - Тс і довгочасні (більше 20с) - Тд. Розглянуті наступні сценарії m_s для розрахунку параметра потоку відмов електропостачання ССА з каскадним розвитком аварії: короткочасних-загальних _К і окремих елементів _К; середньої тривалості, відповідно, _С і _С; довгочасних - _Д і _Д:

1. Співпадання короткочасних і відмов середньої тривалості ЦДЖ:

2. Співпадання довгочасних відмов ЦДЖ з не запуском АДЖ:

Q_аджо = _до Т_дп / 2,

де Т_ДП - час між перевірками стану АДЖ, що знаходиться в стані резерв.

3. Ремонт в енергосистемі одного з ЦДЖ і відмова АДЖ в роботі:

4. Коротке замикання на ШГП, чи високої напруги - СВШ і відмова захисту:

,

де Т_ПЗ - час між перевірками стану релейного захисту.

5. Співпадання нормальної роботи захисту при КЗ на одній з ШГЖ і відмови одного з ЦДЖ:

Співпадання помилкового спрацювання одного з ПАВР при наявності напруги і відмови одного з ЦДЖ:

де Т_П -час між перевірками стану ПАВР.

Загальні отримані параметри потоку відмов з m_s сценаріїв не повинні перевищувати нормативних значень:

10^-2 рік -¹;

При невиконанні наведених співвідношень розглядались заходи: обладнання всіх складових СРПМ системою телесигналізації (тоді виключається найвагоміший шостий сценарій), зміна параметрів системи ТО і Р: Т_ДП, Т_ПЗ, Т_П, а також обладнання дизельних електроагрегатів лічильниками роботи на холостому ході без наступної роботи під навантаженням. В роботі обґрунтовані обмеження верхньої межі параметрів Т_ДП, Т_ПЗ, Т_П.

Для порівняння різних СРПМ розраховувались коефіцієнти деградації D (qⁱ).

У третьому розділі розроблені заходи щодо підвищення живучості електропостачання аеродромних вогнів. Частина дисертаційної роботи, яка включає визначення параметра - опору ізоляції ВКМ відносно землі є експериментальною.

Для досліду було відібрано двадцять зразків кабелю, що знаходився в експлуатації, марки 10322 з двох різних партій виробництва 1980 року колишньої ЧССР, яким обладнані більше тридцяти відсотків аеродромів країн СНД. Для експериментів була зібрана установка вихідною потужністю до 600 Вт, що дозволяє, подавати на зразок кабелю регульовану змінну синусоїдальну напругу значеннями до 6 кВ, частотою 50 Гц. Зразок включався на синусоїдальну змінну напругу послідовно з баластовим опором з високовольтних конденсаторів, що імітують діапазон реальних розподілених ємностей для найбільш короткої і довгої ВКМ, відповідно, 1 і 10 км.

Знімалася залежність струму пропалу у функції часу: I_пр=f(t), яка приведена на рис. 1 (тут приведений початковий етап, загальний безперервний наробіток склав 190 годин).

Рис. 1 Залежність струму пропалу І_пр через ушкоджену ізоляцію кабелю 10322 від часу t при сталій напрузі джерела живлення.

В усіх досліджуваних 20-ти зразках значення струму, при якому спостерігався процес загоєння ізоляції було в межах 60,7 mА. При визначенні мінімального опору ізоляції ВКМ у процесі експлуатації за розрахункове значення струму було прийнято 5 mА.

Розрахована імовірність відшукання зразків зі струмом заживлення менше 5mА - Р = 0,0012. Тобто визначені значення струму є характерними для цієї марки кабелів.

Продовження терміну служби ВКМ може здійснюватися на основі контролю параметрів, критеріїв надійності і економічності, тому що відмови ВКМ пов'язані з регулярністю і безпекою польотів.

Алгоритм технічного діагностування ВКМ аеродромних вогнів при сертифікації:

1. Аналізується статистика відмов ВКМ, представлена службою, і визначається ступінь вірогідності їхніх першопричин, приведених у статистичних даних..

2. Аналізуються статистичні значення параметрів потоків передумов до відмов за останні 3 роки експлуатації; ушкоджень ізоляції кабелів (), муфт () і штепсельних рознімань ().

3. Опір ізоляції ВКМ потужністю до 16 кВт повинен бути 1 МОм, а вище - 2 МОм.

4. Вибірково виконується випробування трьох ВКМ - заземлення ВКМ біля одного, а потім другого виводу регулятор яскравості в номінальному режимі, при якому спостерігається збільшення робочої напруги на кожній ділянці кабелю у 2 рази.

Виконана класифікація термінів, на які продовжується термін служби ВКМ в залежності від повноти витриманих ВКМ випробувань.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в удосконаленні сценарної імовірносно-детермінованої моделі оцінки рівня живучості та показників надійності системи електропостачання ЕП першої категорії особливої групи з урахуванням відмов другої кратності, тривалості перерв централізованого електропостачання та технології виробництва польотів аеродрому. Модель призначена для розробки рекомендацій по забезпеченню рівня живучості та показників надійності системи електропостачання ЕП першої категорії особливої групи.

1. Розрахунки по розробленим методикам показують, що надійність електропостачання ССА другої категорії ІКАО вище, аніж його живучість. Отриманий параметр потоку відмов 0,032 рік^-1 при розрахунку надійності підтверджує це ствердження, тому що порушення регулярності польотів за інших причин в десятки разів частіші;

2. Розрахунок живучості системи електропостачання ССА в порівнянні з орієнтованими значеннями, отриманими за умови забезпечення кількісного рівня безпеки польотів, показав, що діючі СРПМ потребують впливу через показники системи ТО і Р. Аналіз складових розрахунку живучості дає напрямки для прийняття першочергових заходів по підвищенню рівня безпеки польотів;

3. Розрахунки живучості енергопостачання ССА за створеною методикою показали, що для дизельних електроагрегатів періодичність ТО і Р може бути зменшеною до рівня, якого потребують контрольно-тренувальні цикли акумуляторних установок, що входять до їх складу.

4. Розроблена методика розрахунку надійності і живучості електропостачання ССА може бути використана для будь-якого ЕП, особливо при визначенні кількості необхідних незалежних джерел електроживлення.

5. Діагностичний параметр, що використовується сьогодні для оцінки технічного стану ВКМ - мінімальне значення опору ізоляції ВКМ є необхідним, але не достатнім для прийняття рішення про можливість продовження строку служби кабельних мереж ССА;

6. За випробувальний режим з діючими напругами по довжині ВКМ доцільно прийняти заземлення ВКМ біля одного, а потім другого виводу РЯ в номінальному режимі, при якому спостерігається збільшення робочої напруги на кожній ділянці кабелю у 2 рази;

7. Доповнення при сертифікації аналізу стану ВКМ - по параметрах імовірнісно-фізичним аналізом статистичних даних передумов до відмов реалізує стратегію технічного контролю за станом з контролем рівня надійності.

У додатках приведені алгоритми розрахунку живучості системи електропостачання світлосигнального комплексу аеропорту, спеціалізована програма розрахунку живучості системи електропостачання світлосигнального комплексу аеропорту, інформаційне вікно розрахунку живучості системи електропостачання світлосигнального комплексу аеропорту, приклад розрахунку надійністних показників високовольтної схеми аеропорту для розрахунку живучості СРПМ.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Казак В.М., Нерет В.І. Дослідження надійності електропостачання світлосигнальної системи аеродрому // Вісник ЦНЦ ТАУ. - 2001. - №4. - С. 44-47.

2. Нерет В.И. Методика диагностирования кабельных сетей аэродромов // Вісник КМУЦА.- 2000. - № 3-4. - С. 247-250.

3. Величко Ю.К., Нерет В.И. Методика оценки надежности УАВР // Энергетика. Изв. ВУЗов СССР. - 1985. - №8. - С. 36-38.

4. А.С. 1746047 СССР, МКИ F02 № 17/00. Автоматическая система управления резервным дизель-электрическим агрегатом и его электронагревателем / К.В. Макаров, В.И. Нерет, А.В. Соломенцев, И.Ф. Шешин. - № 4773330; Заявлено 25.12.89; Опубл. 07.07.92, Бюл. № 25. - 10с.

5. Величко Ю.К., Нерет В.И. Исследование надежности систем электроснабжения аэропортов и рекомендации по использованию УАВР и режимов работы дизель-генераторов // Всесоюзный НТК по современным проблемам проектирования аэродромов. - М.: ГПИ и НИИГА Аэропроект. - 1986. - С. 37.

6. Нерет В.И. Анализ недостатков автоматики дизель-генераторов аэропортов и методы их устранения // Проектирование, строительство, эксплуатация и механизация аэропортов. - К.: КИИГА. - 1989. - С. 121-123.

7. Нерет В.И. Диагностирование кабельных сетей светосигнальных систем аэропортов // Звітна науково-технічна конференція наукових колективів Київського міжнародного університету ЦА за 1994 рік. - К.: КУЦА. - 1995. - С. 61.

Размещено на Allbest.ru