автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Обеспечение требуемых параметров электрических сетей в местах прохода через герметичные и огнестойкие переборки судовых корпусных конструкций

санкт-петербургскии государственный морской технический университет

БЕЗУС Владимир Александрович

[ЭДЩК 62-0^2 : 621.315.67

1 1 ноя 1336 на правах рукописи

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В МЕСТАХ ПРОХОДА ЧЕРЕЗ ГЕРМЕТИЧНЫЕ И ОГНЕСТОЙКИЕ ПЕРЕБОРКИ СУДОВЫХ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.09.03 — электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

санкт-петербург 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском морском техническом университете на кафедре электротехники и электрооборудования судов.

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Ю. Н. КИРЕЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, 4

профессор Ю. В. СКАЧКОВ; кандидат технических наук А. Г. МАТВЕЕВ.

Ведущая организация — ГП «Адмиралтейские верфи».

Защита состоится » р ссТ^г^Ь 1996 г- в ^^ ч-

в ауд. на заседании специализированного ученого совета

Д 053.23.02 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, улица Лоцманская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим посылать в адрес ученого специализированного совета.

Автореферат разослан « » 1996 г.

-ч /

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор I И ^ АН. ДЯДИК

ИЦ СПбГМТУ. Зак. 724. Тир. 100

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А|ггудд^но<~гь трцы Перед судостроительной промышленностью стоят задачи повышения технического уровня выпускаемых судов, использование более передовых технологий, ускоряющих период постройки судна, обеспечение безопасных условий труда рабочих-судостроителей.

Условия эксплуатации судов требуют водогазонепроницаемости корпуса отдельных помещений в местах ввода кабелей, а также в ряда случаев непроницаемости судового электрооборудования.

При прокладке кабелей через водогазонепроницаемые и огнестойкие переборки и палубы непроницаемость' достигается установкой специальных уплотнителъных конструкций, предотвращающих проникновение морской воды, атмосферных осадков, пара и различных жидких и газообразных веществ.

Уплотнительные конструкции после прокладки в них кабелей заполняют уплотнительньми материалами, препятствующими проникновение жидких и газообразных сред и удерживающими кабели от перемещений. Так как при больших контактных механических напряжениях на кабель наблюдается ползучесть оболочки и изоляции жил кабеля, усадка уплотнителя и: как следствие разгерметизация уплотнения, то важно установить- минимально допускаемую величину кольцевого обжатия в устройстве« уплотнения.

Выбор вида уплотнительной конструкции зависит от места ее установки , количества уплотняемых кабелей и параметров окружающей среды. Основными устройствами, обеспечивающими проход кабелей с металлической . резиновой и поливинилхлоридной оболочками через, водонепроницаемые переборки и палубы, является кабельная коробка, /плотненная заливочной массой, и патрубки. Индивидуальные сальники уплотняются или специальной массой или резиновыми кольцами.

Уплотнительные массы для заливки кабельных коробок должны обладать хорошим сцеплением с их внутренними стенками и оболочками кабелей, т.е. адгезией, быть стойкими к воздействию воды и нефтепродуктов, не давать усадок и нарушений герметичности под воздействием ударной и вибрационной нагрузки в период длительной эксплуатации судна, в условиях повышенной влажности до 1002 при +35* С и перепадах температур от -25*С до +45"С.

Для соответствия требованиям противопожарной безопасности и возможности применения в судовых конструкциях типа А-60, А-30. А-15, А-0 уплотнительные массы должны быть несгораемыми и иметь высокий предел огнестойкости, чтобы предотвратить разгерметизацию водонепроницаемых отсеков в случае пожара.

До настоящего времени основными уплотнительными материалами были компаунды С К-115, К-126) на основе эпоксидной смолы, имеющие высокую концентрацию химически вредных веществ, и уплотнительные массы С МБК, 211.421-АЭ. которые с течением времени или под влиянием температурных перепадов теряли свою уплотняшую способность . требуя тем самым дополнительного уплотнения. Метод механического обжатия имеет свои недостатки : сложность конструкции, потребность в частом контроле, возникновение риска передавить кабель, при достижении высокой прочности соединения на воздействие гидростатичес!<ого давления до 0,6 МПа С 6,0 кгс/см1}.

Поэтому совершенствование способов уплотнения групповых про- . ходов кабельных трасс через герметичные и огнестойкие корпусные конструкции судна й создание новых, не требукишх сложного технологического процесса, на основе экологически чистых материалов является актуальной задачей.

Пял* пигургугяпипннпй пяйптм заклинается в разработке способа, средств и технологии обеспечения водогазонепроницаемости и пожа-

робезопасности групповых проколов кабелей через корпусныэ конструкции судна при сохранении требуемых электротехнических параметров кабельных трасс на базе создаваемой, более совершенной по техническим характеристикам и экологически чистой уплотнительной массы "НИКИ".

Для достижения поставленной ивли в работе решены следующие задачи:

-исследованы особенности уплотнения групповых проходов кабельных трасс через переборки и палубы, влияние этих способов на технические характеристики элементов кабельной сети, обоснована целесообразность создания более совершенной уплотнительной массы : - разработана и исследована новая • уплотнительная - масса "НИКИ", обладающая свойствами экологической чистоты и негорючести при обеспечении всех требуемых электротехнических параметров:

- разработана математическая модель уплотнителъного соединения в местах прохода квбеля через переборки и палубы , позволяющая оценить непроницаемость уплотнительной конструкции:

- выполнены экспериментальные исследования по оценке электрических и механических параметров кабельной трассы в местах уплотнений групповых проходов кабелей:

- разработаны методики исследований, испытаний, технологии монтажа и пакеты прикладных программ.

- спроектированы, изготовлены и оснащены измерительной аппаратурой испытательные стенды позволяющие, выполнять требуемые исследования.

Научная новизна ппГюти состоит в том , что в ней разработана и исследованы характеристики новой уплотнителъной массы, сочетающей в себе такие качества, как безусадочность, негорючесть и экологическая чистота. С помощью разработанной математической моде-

ли уплотнительного соединения предположена и экспериментально доказана в процессе испытаний физической модели возможность применения массы в устройствам уплотнения кабелепроходов, когда требуется обеспечить герметичность, водогазонепроницаемость и пожа-робезопасность судовых корпусных конструкций при возможных вибрациях, ударных сотрясениях и воздействиях паров топлива, масла и т.д.

Разработан и реализован метод исследования влияния процесса уплотнения на электрические и технические параметры кабеля в местах их групповых проходов через переборки и палубы, а также метод автоматизированного проектирования очередности укладки кабелей в коробке при монтаже кабельных трасс.

Мртппн и^прппияцмй Проводимые в работе аналитические исследования основаны на использовании метода модели межповерхностной полости в виде пористого слоя и уравнений течения теории фильтрации. Для проведения экспериментальных исследований использован метод физического моделирования уплотнительной конструкции.

Ппяк-гицргеяя пияцццп<~гк

Разработан новый способ уплотнения мест прохода кабельных трасс через герметичные и огнестойкие переборки, который позволяет обеспечивать водогазонепроницаемость и пожаробезопасность кабелепроходов без ухудшения электротехнических параметров судовой электрической ¿ети. Использование созданной уплотнительной массы позволяет повысить биологическую и экологическую безопасность при выполнении заливки, культуру производства и производительность труда, значительно снизить стоимость работ по заливке кабельных коробок. Данный способ может быть использован:

- на стройцйхся и ремонтирующихся судах военно-морского, ры-

бопромыслового, транспортного и речного флота:

- на погружных и полупогружных буровых установках:

- на электростанциях всех типов, как автономных, так и стационарных:

- в отраслях промышленности, где требуется обеспечить непроницаемость и пожаробезопасность кабелепроходов.

Рвалмяанмя пябптм. Результаты диссертационной работы используются в качестве учебного материала на кафедре электротехники и электрооборудования судов по дисциплинам "Проектирование электроэнергетических систем", "Технология монтажа электрооборудования судов". Уплотнительная масса "НИКИ" внедрена в производство на заказах начиная с 02712 ГП "Адмиралтейские верфи", а также на "Черноморском судостроительном" и заводе "Океан" г. Николаева при уплотнении групповых проходов кабелей через водонепроницаемые и противопожарные переборки и палубы по классу А - О, А - 30. А - 60.

i /

Апппбаччд работы. Основные результата работа были доложены, обсуждены и одобрены :

- в тезисах доклада "Экологически чистая огне-,водо-,газостойкая масса для защиты кабельных трасс ЗЭС транспорта и АЭС" на международном научно-техническом симпозиуме "Энергетика - 95" 14.11 - 17.11.95:

- на НТС Морского Регистра Судоходства РФ и Бюро Независимых Сюрвееров:

- на заседаниях кафедры электротехники и электрооборудования* судов, при утверждении учебных планов дисциплин "Технология монтажа электрооборудования судов" и "Проектирование электроэнерге-

тических систем".

Пцбпии-ячмк По результатам выполненных исследования написано две научные статьи и составлен руководящий технический материал.

Гтглисгупя и Щуьрц ряЯпту Диссертационная работа состоит из введения . четырех глав . заключения , списка использования источников и двух приложений. Основная часть работы содержит машинописных страниц, ¿2 рисунка, 17 таблиц и списка использованных источников из 91 наименования. Приложения содержат страниц. Общий объем работы 175 страницы.

Основными пгслпжрнияци. лннпгииыии »я ■аяитм-ту являются:.

- Формулировка, теоретическое обоснование и экспериментальное потверждение принципов обеспечения герметичности за счет универсальной уплотнительной массы;

- математическая модель уплотнительного соединения места прохода кабеля через корпусные конструкции;

- методика комплексного исследования уплотнительной конструкции с использованием экспериментальной модели:

- методика оценки влияния процесса уплотнения кабеля, в мес- . тех прохода через переборки и палубы, на электротехнические параметры кабельной сети.

СОДЕРАЖНИЕ РАБОТЫ

Ип- рирприми обоснована актуальность проводимых исследования, определены цели и задами диссертационной работы, изложены научные и практические результаты, а также положения выносимые на защиту.

я пргдпй гпяпа раскрываются специфические особенности эксплуатации кабелей на судах в условиях воздействия целого ряда вредных Факторов, из чего следует, что судовые кабели относятся к группе кабелей специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования в отношении тепло-, огне-.масло- и влагостойкости, гибкости, прочности, водогазонепроницаемости, пожаробе-зопасности и др.

Исследование условий прокладки кабельной сети показывает, что кабельные трассы пронизывают практически все помещения судна, кабели располагаются в труднодоступных местах, проходят по бортам, подволоку и переборкам, имеют до пяти-шести поворотов в трех плоскостях. В отличие от обычных изделий, которые изготавливаются и поставляются потребителям, кабельные трассы приобретают Форму изделия только на судне в процессе монтажа. При групповой прокладке кабелей особое внимание уделяется местам прохода кабеля через переборки и палубы для обеспечения герметичности отсеков, чтобы соблюдался комплекс мер борьбы за живучесть.

Анализ существующих методов уплотнения мест прохода кабелей через палубы, переборки и при вводе в электрооборудование, позволяет отметить достоинства и недостатки методов, а так же оценить и выявить механизм уплотнения в каждом конкретном способе и конструкции.

Адгезионный метод, основанный на эффекте прилипания заливочной массы к стенкам кабельной коробки и оболочкам кабелей, до-

саточно прост в использовании и имеет повышенный коэффициент полезной площади до 0.8. Однако несовместимость с некоторыми марками кабелей, с полиэтиленовой и фторопластовой оболочками, а также вредность воздействия на организм, из-за наличия большого количества вредных веществ, ставят вопрос о невозможности применения материалов на основе эпоксидной смолы и асбеста для уплотнения кабелепроходов на судах, где в труднодоступных местах плохая вентиляция и повышенные требования к качеству уплотнения.

Механический метод уплотнения, основанный на механическом обжатии соединений кабелей с уплотнительным элементом и корпусом, позволяет достичь высокой прочности устройств при действии гидростатического давления до 0,6 МПа С6.0 кг/см8). Однако повышается риск передавить кабель и ухудшить его электротехнические параметры, вплоть до отказа кабеля.

■Несовершенство способов уплотнения групповых проходов габе-лея через герметичные и огнестойкие переборки корпуса судна ставит вопрос о необходимости создания новой уплотнительной массы с широким спектром свойств. Масса должна быть легко приготовляемой в судовых условиях, не оказывать отрицательного воздействия на организм при работе с ней, не требовать сложной технологии уплотнения, при этом обеспечивать водогазонепроницаемость и пожаробе-зопасность переборок судна, разделяющих отсеки. В местах уплотнений должны обеспечиваться требуемые электрические параметры кабельной трассы. Решению проблемы создания и исследования массы, удовлетворяющей выше перечисленным требованиям и посвящена данная работа.

Rn итппой рпякй изложены теоретические основы создания новой уплотнительной массы, обеспечивающей герметичность групповых проходов кабелей через огнестойкие и водогазонепроницаемые переборки. Проведенный анализ уплотнительных материалов, применявши)!-

-н-

ся до настоящего времени в судостроительной промышленности. показывает, что улучшение одних характеристик вызывает ухудшение других. Так. например, усложнение процесса уплотнения массой 421-А. дапцее хорошие показатели герметичности приводит к значительному увеличению экономичных затрат, тем более приходится применять вещества. которые отрицательно влияют на организм человека, такие, как асбестовый шнур, эпоксидная смола, тиокол. В последнее время экологической чистоте уделяется очень большое внимание. Использование в производстве экологически чистых материалов, кроме удовлетворения возросших требований по охране труда, так же освобождает от комплекса мероприятий, проводимых во вредном производстве, что дает значительный экономический эффект, повышает производительность труда и культуру производства.

При эксплуатации в судовых условиях *в местах прохода кабеля через водогазонепроницаемые переборки на него действуют следующие вредные Факторы: нефтепродукта, соляной туман, перепады температур, всевозможные вибрации и сотрясения. Поэтому ставя задачу создания новой уплотнительной массы, обеспечивапцей защиту кабельной трассы, нужно учитывать повышенные требования к уплотни-тельным материалам, обусловленные условиями эксплуатации на судах. При этом необходимо четко определить за счет чего достигается эффект уплотнения и найти ту "золотую середину", при которой будет обеспечиваться герметичность мест прохода кабельных трасс через корпусные конструкции -и при этом не будет происходить разрушение оболочки кабеля и внутренней поверхности уплотнительных устройств от механического воздействия обжатия массой.

Разрабатывемая уплотнительная масса должна быть расширяющейся. для обеспечения механического кольцевого обжатия кабеля и по возможности обладать адгезионными качествами. Условия прочности адгезионного соединения кабеля С рис. 1) имеет вид:

, и)

ш

-

а*

<к

т

¥///////а

Рис. 4.

Расчетная схема адгезионного уплотнения прохода • кабеля: 1 - кабель: 2 - корпус сальника: 3 - адгезионное соединение.

где [ 1Г ] -допускаемые напряжения на сдвиг для адгезионного соединения:

(jr -гидростатическое давление: £ -длина адгезионного соединения: du -возможное перемещение под действием силы. При механическом обжатии уплотняющий эффект достигается за счет запблнения массой всех микронеровностей и дефектов контактной поверхности. Применяя теоретический метод теории Фильтрационного течения жидкости через пористое тело можно получить условие обеспечения герметичности соединения уплотнительной' массы со стенками кабельной коробки. Коэффициент проницаемости, характеризующий свойство контактирующих поверхностей уплотнения с точки зрения их способности пропускать через себя жидкость под Действием градиента давления может быть расчитан по формуле(ри&2)'

l _o.sD^f^A-^J3 _ ;

Я - &2[D(1- f) +DB+&XfW)ZJ*

гле

гs . р . spsJL _ ■

' Ш-дг)' ' £ -1-м- дс)г

Анализ, проведенный путем подстановки в выражение (.2.) расчетных данных, показывает, что проницаемость соединения в большей степени зависит от величины микронеровностей и в меньшей степени от их Форм. Абсолютная, без учета физико-молекулярных явлений, герметичность может быть достигнута при к=0, т.е. величина удельного давления обжатая должна быть равна е=1.21 НВ, где НВ-твердость поверхности массы.

При рассмотрении вопроса условия непроницаемости между массой и кабелем С рис. 3), внутреннее напряжение, возникашее в оболочке кабеля, определяется следупцим образом:

■СЖ (3)

где Е,V -модуль упругости и коэффициент Пуассона оболочки кабеля:

Гт -текущий радиус оболочки кабеля:

^эквивалентные модуль упругости и коэффициент Пуассона для поверхости К* '■

При Кг - Лс получаем контактные напряжения . действу-шие на кабель под оболочкой.

Если между массой и кабелем будут действовать адгезионное нормальное напряжение , то аналитический критерий непроницаемости между массой и оболочкой кабеля можно записать так:

-/гг-

Рис. 3.

Расчетная схема обжатия кабеля уплотнительной массой.

где Р - давление внешней среды. Из преобразованного критерия непроницаемости

видно, что непроницаемость между массой и кабелем может быть успешно достигнута независимо от величин адгезии между слоями при условии, если контактные напряжения больше внешнего давления.

я тпртърй г.пяял дан процесс разработки новой массы на основе экологически чистых материалов для уплотнения групповых проходов кабелей через водогазонепроницаемые переборки и палубы, рассмотрена возможность применения ее для заливки кабельных коробок и проведено комплексное исследование свойств данной массы.

При выборе состава массы исходили из следупцих принципов:

1. Уплотнительная масса должна бьггь одинаково пригодной для уплотнения, как переборочных, так и палубных проходов кабельных трасс.

2. Уплотнительная масса должна быть негорючей С выполнять предписания Соглашения по безопасности судов СОЛАС 1960 для перегородок. класса огнестойкости А), т.е. должна быть в основном из неорганических веществ.

3. Уплотнительная масса должна быть хорошо перерабатываемой в условиях верфи, • позволять простое хранение, при смещениях не требовать сложной техники взвешивания.

4. Уплотнительная масса должна быть экологически чистой и безвредной при обращении с ней, т.е. не требовать защитных мероприятий для охраны здоровья рабочего.

Основными компонентами состава массы бьши выбраны магнезит СМёС03}.в виде сухого тонкодисперсного порошка и раствор хлористого магнияСМйС1£), в качестве отвердителя.

При смешении порошка и раствора отвердителя в соотношении по массе 60:40, происходила реакция: гидратации магнезита и сращива-

ние зерен кристаллогидратов, в результате которой был получен да-ментноподобный материал, отверждение которого происходило 28 часов. Масса достигла постоянства своих Физико-механических характеристик по истечению 24 суток.

Для исследования процесса отверждения массы была произведена заливка 9 образцов, трех типов в зависимости от соотношений по ' массе:

65%-порошка и 35%-отЕердителя: 602-порошка и 402-отвердителя: 50%-порошка и 502-отвердителя. При Фиксированных значениях температуры: -5* С: О* С: +20* С для каждого типа образцов массы. Через определенные промежутки времени после схватывания массы измеряли твердость с помошыо дюрометра по ГОСТу 24621-91. Для каждого образца процесс отверждения протекал по разному. Значения твердости обрацов массы в зависимости от времени после заливки показаны на графиках С рис. 4).

В результате исследования процесса отверждения массы было отмечено следующее:

-уплотнительная масса сохраняет работоспособность, т. е. является текучей и пригодной для заливки в кабельную коробку в течение С40-^120) мин.:

-скорость застывания растет с увеличением концентрации раствора, т. е. процентного содержания порошка:

-масса застывает в течение суток, т. е. достигает своей твёрдости в основном:

-реакция между порошком и отвердителем идет без выделен ш и поглащения тепла:

-с увеличением температуры окружашей среды увеличиваются темпы роста твердости массы.

Исследования свойств и характеристик массы показали следую-

при Фиксированы« значениях температуры - 5-С: О-С: + 20* С с концентрацией раствора : аЗ 65% - порошка и 35% - отвердителя:

б) 60% - порошка и 40% - отвердителя:

в) 50% - порошка и 50% - отвердителя.

щее:

1. Масса имеет линейное расширение в процессе отверждения около 0,9+0,1 %.

2. Обладает хорошей теплопроводностью 0.7 Вт/С м-О.

3. Плотность массы составляет 1800 - 1850 кг/м*

4. Прочность на изгиб и сжатие ' составляют 17,Зкг/смг и 310кг/смг, соответственно.

5. Масса обладает очень слабой адгезией на сдвиг к металлу около 0,002 кг/см'.

6. Относительная диэлектрическая проницаемость ¿г С10®Гц} при 20* С равна 3.0.

7. Удельное сопротивление р не менее 101вСм*м.

8. Прочность на пробой ЕПр. при 50 Гц и 20*С не менее 10 МВ/м.

После исследования свойств и определения технических характеристик уплотнительная масса была подвергнута испытаниям с целью проверки устойчивости физических свойств к воздействию климатических факторов внешней среды, масел, нефтепродуктов, а также на негорючесть. Использовали : ГОСТ 310.4-81: ГОСТ 20.57.406-81, ОСТ 5.6103-76, "Правила классификации и постройки морских судов" Морского Регистра Судоходства РФ. В результате было сделано заключение:

-климатические воздействия и воздействия масел и нефтепродуктов не вызывают изменения прочностных характеристик испытуемой массы:

-материал С масса} относятся к группе негорючих веществ.

Применив метод Физического моделирования выбрали уплотни-тельную конструкцию, при этом исходили из следующих технических требований: устройство уплотнения должно быть прочное и стойкое к механическим и климатическим воздействиям, к воздействию огня.

-8.0-

бьггь надежным и не требовать сложного технологического процесса, основная часть требований обусловлена как специймкой применения устройств на судах, так и свойствами объектов уплотнения судовых элекрических кабелей. Были выбраны типовые кабельные'коробки для групповых проходов кабеля огнестойкие типы ' А-60, А-30, А-15, А-0.

В качестве противопожарной изоляции использовали плиты из базальтового супертонкого волокна БСТВ ТУ 21-23-297-88.

Для проверки соответствия техническим требованиям и правилам Морского Регистра Судоходства модель уплотнительной конструкции, представлянцую из.себя кабельную коробку типа А-60 размерами 300*300*150 мм, заполненную на 602 кабелями марки КНР, КНРЭ. КМПВ и уплотненную согласно ТИ 3493-001-33136588-95 массой холодной заливки типа"НИКИ", подвергли испытаниям на ударную прочность по ГОСТ 820.57305-76: вибропрочность по ГОСТ 6 20.39.304-76: а также на воздействие повышенного гидростатического давления и газонепроницаемость по методу, изложенному в ОСТ В5.0196-75 п.1.1.3. Опытная модель выдержала испытания : повреждений кабельной коробки и деформаций ее элементов обнаружено не было, коробка является герметичной и пригодной к эксплуатации. В результаты и было сделано заключение, что данная кабельная конструкция может быть рекомендована к применению на судах.

В цртпрртпй глярр проводится исследование влияния уплотнительной массы "НИКИ" на электротехнические параметры кабельной трассы, в местах прохода ее через водогазонепроницаемые и огнестойкие корпусные конструкции. Доказывается, что будучи уплотненным в кабельной коробке новой массой "НИКИ", кабель находится в бол'ее Комфортных условиях, с точки зрения защищенности от воздействия вредных Факторов и от истирания его оболочки, нежели уложенный в трассе вне кабельной коробки, при этом обеспечиваются

требуемые электротехнические параметры кабельной сети.

Анализ свойств электротехнических материалов, применяемых для изготовления судовых кабелей, показывает что менее стойким элементом кабеля к воздействию вредных Факторов является изоляция, при этом важно отметить, что от качества изоляции электрических сетей зависят надежность работы электрооборудования и электробезопасность обслужи ваше го персонала. Основному воздействию вредных Фактров подвергается оболочка кабелей, предназначе-ная для защиты токопроводящих жил от попадания влаги, солнечной радиации, химически агрессивных сред, механических повреждений. Оболочку изготовляют в основном из полимерных материалов, модуль упругости которых на порядок меньше модуля упругости медных проволок, поэтому она несущественно сказывается на прочности и жесткости кабеля при монтажном растяжении, и изгибе с растяжением, однако при поперечном сжатии в устройствах крепления и уплотнения материал оболочки и ее толщина в значительной мере определяют длительную прочность кабелей.

Сопротивление изоляции по сравнению с другими характеризующими изоляцию параметрами С емкостью, тангенсом, угла диэлектрических потерь, электрической прочностью и др.) является наиболее изученной, достаточно просто измеряемой и нормируемой величиной.

Поэтому проводя исследование влияние массы на качество изоляции кабелей основным критерием оценки выбрали сопротивление изоляции. Также измеряли прочность изоляции на пробой высоким напряжением и проводили дополнительно осмотр цельности оболочки. Сопротивление изоляции измеряли мегаомметром типа МС - 06 в трех режимах: между токоведущей жилой и токопроводящим корпусом: между токоведущими жилами: между токоведущей жилой и обо'лочкой кабеля. В вышеперечисленных режимах измеряли также прочность изоляции опытной модели кабельной коробки, прошедшей испытания на вибро-.

ударопрочность и на воздействие повышенным гидростатическим давлением. Измерения,проводились на ГП "Адмиралтейские верфи" на стенде высоковольтных испытаний. Результаты измерений прочности и сопротивления изоляции приведены в таблице.

Используя критерий Пирсона с помощью эмпирической Р^ "^¿/¡^^

и теоретической Д ~ (Т. - Т^,)/СГс.^)>

~Ь-1

при - (Т( +

вероятности попадания значений в интервалы с нижней границей и верхней 7/ вычислили статистику X по выражению

-V2 „ 4- (Рг-М* «>

Л- '

задав доверительную вероятность - 0,95~ представили данные о параметрах электрической прочности изоляции в виде доверительного интервала Срис. 5).

Оценив влияние уплотнителъной массы типа "НИКИ" на кабель в процессе уплотнения отметили, что : 1) масса не передавливает кабель, не снижая тем самым качество изоляции: 2) защищая от внешних воздействий и Фиксируя кабель в уапотнительной конструкции, масса обеспечивает требуемые параметры кабельной трассы в местах прохода через корпусные конструкции судна.

Для повышения качества устройств уплотнения, кабелепроходов разработали "Программы выбора кабельных коробок и укладки. Инструкция пользователя" БЭЛТ 300-92.002М", согласно которой производится Формирование кабельной трассы, очередность укладки кабелей в кабельной коробке и выбора конструкции групповых проходов кабелей. Также определяются нормы расхода материалов и компонентов для заливки и торцовки. Использование пакета прикладных программ в значительной степени снижает трудоемкость "производимых операций и повышает культуру производства.

ТАБЛИЦА

Значения электрической прочности и сопротивления изоляции кабелей, уплотненных в кабельной коробке, прошедшей испытания на вибро-, ударопрочность и на воздействие повышенных гидростатическим давлением.

Тип кабеля Ном. толщ, изоляции, мм. Ном. толщ, рез. оболочки, мм. Диаметр, мм. Сопротивление изоляции. 10еОм м Электрическая прочность, кВ

1 2 3 1 2 3

КНР 1 4 1.0 2,5 10.2 >10 -1 -0.7 14.5 8,5 5.5

КНР 2 10 1.2 3,0 19.5 >10 «1 -0.8 15.0 9,5 6.0

КНРЭ 3 25 1.4 3,5 27.6 >10 «1 -0.9 15,5 10.0 6.5

КНРЭ 1 70 1.6 5,0 21,7 >10 -1 -1.0 .16.0 11,0 7.0

КМПВ 3 10 1.2 1.5 22.4 >10 -1 -0.8 14.5 9.5 6.5

КМПВ 1 6 1.2 1,5 14.3 , >10 -1 -0.7 14.0 9,5 5.5

Средние значения параметров >10 -1 «0.82 14.92 9.67 6.17

Примечание: способы измерений I - между корпусом и жилой кабеля: 1ф 2 - между жилами двух соседних кабелей;

3 - между жилой и поверхностью его оболочки.

а)

5,5 53

ттшшм

6,6 70

Ёгу.кЬ

5

чтш/т

I? 9,2

/0,3

Е»е,кЬ

I)

У//Ж/Ш

йр не

Щ &0

Рис. 5. Доверительные интервалы пробивного напряжения С электрической прочности) изоляции:

а) - между жилой кабеля и его оболочкой:

б) - между жилами двух соседних кабелей:

в) - между жилой .кабеля и корпусом кабельной коробки.

-гг-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

1. • В работе проведено исследование особенностей уплотнений групповых проходов кабельных трасс через переборки и палубы, которое позволяет оценить влияние способов уплотнения на электротехнические характеристики элементов кабельной сети, выделить существенные достоинства и недостатки применявшихся до настоящего времени способов и обосновать целесооборазность создания нового способа на базе более совершенной, расширяющейся уплотнительной массы.

2. Разработана математическая модель уплотнительного соединения мест прохода кабеля через переборки и палубы, позволившая определить условия непроницаемости уплотнительной конструкции.обосновать требования к уплотнительной массе и спроектировать экспериментальную модель уплотнительной конструкции.

3. Разработана и исследована новая уплотнительная масса "НИКИ", состоящая из экологически чистых и негорючих компонентов и удовлетворяющая требованиям Морского Регистра Судоходства. Масса обладает устойчивыми Физическими свойствами к воздействию следующих Факторов: перепадам температур: нефтепродуктам - маслам, дизельному топливу: парам воды: всевозможным ударам и сотрясениям.

4. На базе изготовленной физической модели выполнены экспериментальные исследования по оценке электрических и механических параметров кабельной трассы в местах уплотнений групповых проходов кабелей, которые показывают, что кабель, будучи уплотненным в кабельной коробке массой "НИКИ" оказывается защищенным от воздействия воды, нефтепродуктов, химически агресивных сред, не перетирается вследствие прочной Фиксации, таким образом находится в' более комфортных условиях нежели уложенный в трассе, при этом сопротивление и прочность его изоляции соответствуют норме, пред-

определяя длительную бесперебойную работу кабеля.

5. Разработаны методики исследований, испытаний, технологий монтажа и пакеты прикладных программ очередности укладки кабелей в кабельной коробке, позволяющие снизить трудоемкость операций на этапе проектирования и производственного процессов.

- 6. Спроектированы, изготовлены и оснащены измерительной аппаратурой испытательные стенды, позволяющие выполнять требуемые исследования.

7. Апробированный способ уплотнения групповых проходов кабелей через водогазонепроншдаемые и огнестойкие переборки новой массой холодной заливки типа "НИКИ" с использованием кабельной коробки по ОСТ 5.6183-82 позволяет:

- обеспечивать герметичность проходов кабельных трасс через кррпусные конструкции судна:

- исключать в случав возникновения пожара проникновение дыма и огня в соседние отсеки:

- обеспечивать требуемые электротехнические параметры кабельной трассы в местах ее уплотнений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Безус В.А.. Киреев Ю.Н., Никитенко А.А. "Изменение электротехнических параметров кабелей при их уплотнениях в кабельных коробках"// Труды КТИРПХ, Калининград. 1996.

2. Безус В.А.. Киреев Ю.Н.. Никитенко А.А. "Совершенствование способов уплотнения групповых проходов кабелей через герметичные и огнестойкие корпусные конструкции"// Труды КТИРПХ, Кали-

нинград. 1996.

3. Безус В.А., Киреев Ю. Н., Никитенко A.A. "Рабочий альбом типовых конструкций. Изоляция противопожарная деталей насыщения. Конструктивно-монтажные узлы": Руководящий технический материал БЭЛТ 360.260.001 НПП "Злектробалт". 1993.