Предлагается новый метод в диагностике – определение технического состояния любых относительно длинных электропроводящих объектов (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.).

Метод позволяет определить в любом длинном электропроводящем объекте (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) место локального изменения проводимости, вызванное изменением физических или химических свойств за счёт воздействия любых внешних или внутренних факторов.

Метод основан на исследовании общей проводимости в относительно длинного электропроводящего объекта (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) в тот момент, когда по его локальному участку протекает повышенное напряжение возбуждения. При этом локальным участком протекания повышенного напряжения возбуждения можно управлять разверткой по всей длине проводника.

Если принять во внимание, что электрическая проводимость в каждом элементе длины объекта зависит от физических и химических свойств, внешних и внутренних воздействующих факторов, то зная место локального изменения электропроводности – можно определять техническое состояние любых относительно длинных электропроводящих объектов.

Принцип работы:

Исследование общей проводимости относительно длинного электропроводящего объекта (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) осуществляется с помощью системы развёртки питающего напряжения.
Система развёртки питающего напряжения построена на основе нового инновационного способа развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи).

Схематически, развертка электрической проводимости представлена на рис. № 1.

Рис. № 1. Схема реализации способа развертки электрической проводимости.

Для развертки электрической проводимости в исследуемый длинный электропроводящий объект (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) подают возбуждающие напряжениях противоположной полярности.

Управлении фазовыми соотношениями двух возбуждающих напряжениях противоположной полярности происходит в высокочастотном трансформаторе Т1 с двумя обмотками со средними точками.

Частота возбуждающих напряжений Uвозб. противоположной полярности равной:

F возб. = С / (2*L)

Где:

С – скорость света, м/сек.

L – длина диагностируемого проводника, м.

Одновременно в длинный электропроводящий объект (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) подается с двух сторон напряжение развертки U разв., противоположной полярности с частотой:

Fразв. = (С*L1) / L

Fразв. = (С*L1) / L Где:

• L1 – точность определения места дефекта, м.
• С – скорость света, м/сек.
• L – длина диагностируемого проводника, м.

График изменения напряжений в длинном электропроводящем объекте (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) показан на рис. № 2.

Рис. № 2. График изменения напряжений в длинном электропроводящем объекте.

Трансформатор Т1 изменяет фазы двух возбуждающих напряжений разной полярности так, что они встречаются и пересекаются на элементе длины проводника L1 (рис. № 1).

В каждый такт напряжения возбуждения в длинном электропроводящем объекте (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) формируется элемент длинной L1 (рис. № 1), в котором течет ток с напряжением:

U = 2 * U возб.

Благодаря управлению фазовыми сдвигами – в каждом такте подачи напряжений возбуждений присутствует строго заданное место L1 в длинном электропроводящем объекте общей длинной L, по которому протекает ток с напряжением:

            U = 2 * U возб. 

Применительно к длинному электропроводящему объекту (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) – такой объект всегда подвержен воздействию внешних и/или внутренних факторов (влага, соли, кислоты, щелочи, химические вещества, окружающая среда и т.п.), которые приводят к уменьшению прочности, коррозии, окислению, в любых относительно длинных электропроводящих объектах (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.). Внешние воздействия всегда локализованы определёнными участками (для примера, в нашем случае L1, рис. № 1). Такие участки, как правило, имеют проводимость отличную от проводимости на соседних участках.

Если в участке L1 длинного электропроводящего объекта изменилась локальная проводимость и одновременно по участку L1 протекает ток с удвоенным напряжением возбуждения (U = 2 * U возб.) – изменится общий ток в системе.

Диагностическим маркером локального изменения проводимости на участке длиной L1 будет являться степень изменения тока в электропроводящем объекте (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.), по сравнению с другими локальными участками L2, L3 и т.д.

ВЫВОД

  Внешние и/или внутренние факторы (влага, соли, кислоты, щелочи, химические вещества,  окружающая среда и т.п.) приводят к уменьшению прочности,  коррозии, окислению, в любых относительно длинных электропроводящих объектах (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.). Определении места локального изменения проводимости, которое вызвано воздействием любых внешних или внутренних факторов является первостепенной задачей в диагностике.  

К сожалению, все существующие методы диагностики длинных электропроводящих объектах имеют главный недостаток – это невозможность определять дефекты не находясь в полном контакте или непосредственной близости с электропроводящим объектом (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.). Невозможно без “прохода” по длинному электропроводящему объекту провести дефектовку по участкам.

Развертка электрической проводимости, как новый метод в диагностике длинных объектов, лишена этого главного недостатка и может предложить диагностику участков электропроводящих объектов (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.) без “прохода” по длинному электропроводящему объекту.

Термины:

1. Длинный проводник (электрическая цепь).
2. Развёртка питающего напряжения.

Определение:

1. Длинный проводник (электрическая цепь) – это проводник (цепь), длина которого не превышает двукратной длины волны, которая может в ней распространяться. Это принципиальное отличие от длинной линии. С точки зрения теории электрических цепей длинный проводник (электрическая цепь) относится к двухполюсникам, в свою очередь длинная линия относится к четырёхполюсникам.
2. Развёртка питающего напряжения – изменение во времени места протекания тока с заданным напряжением.

Назначение:

Способ развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи) предназначен для формирования локального места на определённом участке проводника (электрической цепи), по которому протекает ток с повышенным напряжением.

Применение:

1. Определение поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п. Определение поля градиентов температур осуществляется за счёт применения нового инновационного продукта – биметаллического проводника с знакопеременной контактной разностью потенциалов.
2. Определении места локального изменения проводимости, которое вызвано воздействием любых внешних или внутренних факторов. Внешние или внутренние факторы (влага, соли, кислоты, щелочи, химические вещества, окружающая среда и т.п.) приводят к уменьшению прочности, коррозии, окислению, в любых относительно длинных электропроводящих объектах (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.)
3. Управление точечным нагревом/охлаждением в длинной последовательной электрической цепи с контактной разностью потенциалов для проведения различных термофизических и термохимических превращений внутри и на поверхности различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п.
4. Управление питанием отдельными нагрузками (например отдельными светодиодами в светодиодной ленте и т.п.) в длинной последовательной электрической цепи.

Принцип работы:

Принцип работы основан на управлении фазовыми соотношениями двух возбуждающих напряжениях противоположной полярности, которые приложены с обоих сторон длинного проводника согласно схемы развёртки питающего напряжения № 1.

На рис. № 1 управление фазовыми соотношениями двух возбуждающих напряжениях противоположной полярности происходит в высокочастотном трансформаторе Т1 с двумя обмотками со средними точками.

Рис. № 1. Схема развертки питающего напряжения.

Частота возбуждающих напряжений Uвозб. противоположной полярности равной:

F возб. = С / (2*L)

Где:

• С – скорость света, м/сек.
• L – длина диагностируемого проводника, м.

Одновременно в длинный проводник подается с двух сторон напряжение развертки U разв., противоположной полярности с частотой:

               Fразв. = (С*L1) / L

Где:

L1 – точность определения места дефекта, м.

С – скорость света, м/сек.

L – длина диагностируемого проводника, м.

Трансформатор Т1 изменяет фазы двух возбуждающих напряжений разной полярности так, что они встречаются и пересекаются на элементе длины проводника L1.
В каждый такт напряжения возбуждения в длинном проводнике формируется элемент длинной L1, в котором течет ток с напряжением:

U = 2 * U возб.

График изменения напряжений в длинном проводнике показан на рис. № 2.

Рис. № 2. График изменения напряжений в длинном проводнике

Благодаря управлению фазовыми сдвигами – в каждом такте подачи напряжений возбуждений присутствует строго заданное место L1 в длинном проводнике L, по которому протекает ток с напряжением

            U = 2 * U возб. 

Пример:

Общая длинна проводника (электрической цепи) – 10 метр. Необходимо в элементе длинны 1 метр организовать протекание тока с напряжением возбуждения U = 2 * U возб. Необходимо управлять этим местом с точностью 1 метр (количество мест управления N = 10).

Для таких условий длинна волны возбуждающего напряжения должна соответствовать следующему выражению:

λ возб. ≥ 2* L
λ возб. ≥ 2 метр. (F ≥ 15 МГц)

Где:

• λ возб. – длинна волны возбуждающего напряжения.
• L – общая длинна проводника

Длинна волны развёртывающего напряжения для управления местом протекание тока с напряжением возбуждения U = 2 * U возб., за один такт питающего напряжения должна соответствовать условию:

λ разв. ≥ L / N мест управления

λ разв. ≥ 10 метр / 10 (F ≥ 300 МГц.)

ВЫВОД

Предложенный способ развертка питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи) позволяет управлять в каждом такте возбуждающего напряжения местоположением (местом на длине проводника) протекания тока с повышенным напряжением.

Предложенный способ развертка питающего напряжения может быть применён в различных областях науки и техники, в том числе и как простейшая альтернатива сложным системам управления и диагностики.

Например:

1. Диагностика поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п. Определение поля градиентов температур осуществляется за счёт применения нового инновационного продукта – биметаллического проводника с знакопеременной контактной разностью потенциалов.
2. Диагностика места локального изменения проводимости, которое вызвано воздействием любых внешних или внутренних факторов. Внешние или внутренние факторы (влага, соли, кислоты, щелочи, химические вещества, окружающая среда и т.п.) приводят к уменьшению прочности, коррозии, окислению, в любых относительно длинных электропроводящих объектах (провод, лента, лист, трос, трубопровод, грунт, почва и т.п.)
3. Управление точечным нагревом/охлаждением в длинной последовательной электрической цепи с контактной разностью потенциалов для проведения различных термофизических и термохимических превращений внутри и на поверхности различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п.
4. Управление питанием отдельными нагрузками (например отдельными светодиодами в светодиодной ленте и т.п.) в длинной последовательной электрической цепи.

Назначение:

Предназначен для формирования и управления полем множества “точечных” источников теплообмена. “Точечные” источники теплообмена управляются в пределах положительных и отрицательных градиентов температур.

Технический результат:

Простое конструктивное исполнение теплообменника. Простая система управления “точками” теплообмена.

Основание:

За основу взят эффекте Пельтье. Эффект Пельтье – электротермическое явление нагрева и охлаждения мест контакта (спая) двух разнородных проводников (металлов, полупроводников), по которым течёт ток. Когда электрический ток пропускают по цепи мест контакта (спая) двух разнородных проводников (металлов, полупроводников), в одном контакте (спае) выделяется тепло, а в другом – поглощается. Это и известно, как эффект Пельтье.
При контакте металлов эффект Пельтье (нагрев/охлаждение) составляет нескольких градусов. При контакте полупроводников эффект Пельтье (нагрев/охлаждение) составляет десятки градуса.

Конструктивное исполнение теплообменника:

В конструктивном плане теплообменник может быть построен:

1. На биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов.
2. На объёмных полупроводниках.
   Рассмотрим теплообменник на объёмных полупроводниках.
   В конструктивном плане представляет собой плоскую сеточную структуру в виде множества вертикальных и горизонтальных тонких электрических проводников. Схематически матричный полупроводниковый теплообменник представлен на рис. № 1.
   Места пересечений электрических проводников (узлы сетки) соединены между собой (спаяны) кубиками полупроводникового материала через медные теплообменные прокладки.
   Матричный полупроводниковый теплообменник содержит основное управляемое поле градиентов температур, которое используется для технологических целей и техническое (служебное) поле градиентов температур (см. рис. № 1). Техническое поле градиентов температур в работе не используется и выполняет служебную функцию.

Рис. № 1. Матричный полупроводниковый теплообменник

Объёмные полупроводники можно изготовить по простым технологиям, которые заявлены в настоящем исследовании контактной разности потенциалов и опубликованы в соответствующем разделе настоящего сайта.
Объёмные полупроводники можно взять из готовых элементов Пельтье, см. рис. № 2. В настоящее время промышленность выпускает большую линейку элементов Пельтье с полупроводниковыми элементами кубической и прямоугольной формы размерами от 1 до 10 мм.

Рис. № 2. Элемент Пельтье в разобранном виде.

Принцип управления градиентами температур:
Управление градиентами температур отдельных сборок объёмных полупроводников осуществляется с помощью сеточной подачи питающего напряжения к каждому объёмному полупроводнику.
Схематически, сеточный способ подачи питающего напряжения к каждому объёмному полупроводнику показан на рис. № 3.

Рис. № 3. Сеточный способ подачи напряжения к каждому объёмному полупроводнику.

В матричном полупроводниковом теплообменнике температурное поле состоит из множества точек теплообмена с независимым управлением положительными и отрицательными температурными градиентами. Предусмотрена возможность управлять нагревом / охлаждением каждой точки теплообмена в пределах десятков градусов. Размер точек теплообмена зависит от выбора полупроводниковых “кубиков” из элемента Пельтье. Расстояние между соседними точками нагрева/охлаждения может быть изменена конструктивно.

ВЫВОД:

1. Матричный полупроводниковый теплообменник способен формировать поле множества градиентов температур в десятки градусов как охлаждения, так и нагрева.
2. Матричный полупроводниковый теплообменник имеет простое конструктивное исполнение, которое может быть повторено в любой лаборатории,
3. Матричный полупроводниковый теплообменник предназначен в первую очередь для НИОКР для проведения различных термофизических и термохимических превращений внутри и на поверхности продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п.
4. Матричный полупроводниковый теплообменник имеет ряд существенных недостатков, которые ограничивают сферу применения. Невозможно изменять одновременно температуру нагрева и охлаждения в линейке полупроводниковых элементов, которые размещены на одной вертикальной или горизонтальной ветви электрической цепи. Этого недостатка лишён линейный полупроводниковый теплообменник с управляемым полем градиентов температур, который представлен в соответствующем разделе сайта vihrihaosa.ru.

Назначение:

Определение поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п.

Технический результат:

Простая система точного определении мест градиентов температур на поверхности /объёме технологического оборудования, материалов, веществ, соединений и т.п.

Уникальность:

Новация способа основана на синергии двух оригинальных идей:

1. Инновационный продукт – биметаллический проводник с знакопеременной контактной разностью потенциалов. В конструктивном плане биметаллический проводник с знакопеременной контактной разностью потенциалов изготовлен соединением (сваркой) множества коротких проводников из разнородных металлов. Разнородные металлы должны обязательно отличаться коэффициентом термо-ЭДС.
2. Инновационный способ развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи). Способ развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи) предназначен для формирования локального места на определённом участке проводника (электрической цепи), по которому протекает ток с повышенным напряжением. Местом приложение участка проводника (электрической цепи) с протеканием тока повышенного напряжения можно изменять.

Принцип работы:

Исследование поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п., осуществляется с помощью системы развёртки питающего напряжения.

Система развёртки питающего напряжения построена на основе нового инновационного способа развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи).

Схематически, способ определение поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, материала, вещества, соединения и т.п. представлен на рис. № 1.

Рис. № 1. Схема реализации способа определение поля градиентов температур.

Биметаллический проводник с знакопеременной контактной разностью потенциалов размещается, например змейкой, непосредственно по всей поверхности или объёме технологического оборудования, материалов, веществ, соединений и т.п. (см. рис. № 1).

Большое количество точек с контактной разностью потенциалов на единице длинны биметаллического проводника (L, рис. № 1) с знакопеременной контактной разностью потенциалов позволяет определять место изменения термодинамического равновесия с точностью, равной нескольким диаметрам проводника (L1, рис. № 1).

В условиях термодинамического равновесия все точки с контактной разностью потенциалов в проводнике не оказывают влияние на передачу электрического сигнала.
Место выхода точки (например, L1, рис. № 1) поверхности/объёма технологического оборудования, материала, вещества, соединения и т.п. из термодинамического равновесия определяется с помощью инновационный способ развертки питающего напряжения в длинном проводнике (электрической цепи).

Для определение поля градиентов температур, в биметаллический проводник с знакопеременной контактной разностью потенциалов, с обоих сторон подают возбуждающие напряжениях противоположной полярности.

Управлении фазовыми соотношениями двух возбуждающих напряжениях противоположной полярности происходит в высокочастотном трансформаторе Т1 с двумя обмотками со средними точками.
Частота возбуждающих напряжений Uвозб. противоположной полярности равной:

F возб. = С / (2*L)

Где:

• С – скорость света, м/сек.
• L – длина диагностируемого проводника, м.

Одновременно в биметаллический проводник с знакопеременной контактной разностью потенциалов подается с двух сторон напряжение развертки U разв., противоположной полярности с частотой:

           Fразв. = (С*L1) / L

Где:

L1 – точность определения места дефекта, м.

С – скорость света, м/сек.

L – длина диагностируемого проводника, м.

Трансформатор Т1 изменяет фазы двух возбуждающих напряжений разной полярности так, что они встречаются и пересекаются на элементе длины проводника L1 (рис. № 1).
В каждый такт напряжения возбуждения в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов формируется элемент длинной L1 (рис. № 1), в котором течет ток с напряжением:

U = 2 * U возб.

График изменения напряжений в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов показан на рис. № 2.

Рис. № 2. График изменения напряжений в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов.

Благодаря управлению фазовыми сдвигами – в каждом такте подачи напряжений возбуждений присутствует строго заданное место L1 в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов общей длинной L, по которому протекает ток с напряжением:

            U = 2 * U возб. 

При термодинамическом равновесии, протекающий ток в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов равен току, протекающему в обыкновенном металлическом проводнике. Связано это с тем, что при термодинамическом равновесии контактная разность потенциалов на одном “соединении” будет всегда компенсироваться точно такой же контактной разностью потенциалов на следующем “соединении”. Две одинаковые контактные разности потенциалов всегда направлены в разные стороны – если обходить электрическую цепь по кругу.

В случае выхода места L1 в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов за пределы термодинамического равновесия (место подвержено нагреву или охлаждению, вызванному сторонним локальным воздействием, см. Т2, на рис. № 1,) ситуация изменяется.

Термопара (термопары) на участке длинны L1 превратится в дополнительный источник термо ЭДС. А в момент, когда по участку длинны L1 протекает одновременно ток с удвоенным напряжением возбуждения (U = 2 * U возб. ) максимально влияет на значение общего тока, протекающего в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов.

Диагностическим маркером локального изменения температуры на участке поверхности или объёма длиной L1 будет являться степень изменения тока в биметаллическом проводнике с знакопеременной контактной разностью потенциалов, по сравнению с другими локальными участками L2, L3 и.т.д.

ВЫВОД

Предложенный способ развертка питающего напряжения может быть применён в различных областях науки и техники для целей определения поля градиентов температур на поверхности или в объёме технологического оборудования, различных продуктов, материалов, веществ, соединений и т.п.

Способ может быть реализован только на основе нового инновационного металлического термопарного проводника, который должен быть размещён на поверхности или в объеме диагностируемого технологического оборудования, материала, вещества, соединения и т.п.

Количество термопарных соединений на единице длины такого проводника определяется чувствительностью и точностью определения места локации с повышенной или пониженной температурой.

Опубликован:  04.03.2023 года.

Ссылка: Многопольные конденсаторы

Многопольные конденсаторы представляют собой  конденсаторы сложной формы, в которых чередуются электрические поля разной полярности.  

Чередующиеся электрические поля формируют внутри конденсатора так называемые “энергетические” оси симметрии, вдоль которых осуществляется фокусировка движущихся возбужденных ионизированных атомов в газе. Например – дуговой разряд.

Оси симметрии пересекаются в одной общей центральной точке. Примеры таких многопольных конденсаторов с пересекающимися “энергетическими” осями симметрии представлены следующим образом:

— Квадрупольный конденсатор с чередующимися 4-мя полями разной полярности.

— Додекапольный конденсатор с чередующимися 12-ю полями разной полярности.

— Гексадекапольный конденсатор с чередующимися 16-ю полями разной полярности.

Рассмотрим каждый из них на предмет конструктивного исполнения  и формирования “энергетических”  осей симметрии.

– КВАДРУПОЛЬНЫЙ (ЧЕТЫРЁХПОЛЬНЫЙ) КОНДЕНСАТОР

Квадрупольный конденсатор содержит одновременно четыре  электрических поля чередующейся полярности, которые формируют одну “энергетическую” ось симметрии O1. Вдоль оси О1 осуществляется фокусировка (сжатие) движущихся возбужденных ионизированных атомов в газе.

Квадрупольный конденсатор, состоит из восьми обкладок, соединённых попарно с источником напряжения. Электрические поля чередующейся полярности квадрупольного конденсатора с одной осью фокусировки показаны на рис. № 1.

Рис. № 1. Квадрупольный конденсатор с линиями напряжённости.

В при осевой области эквипотенциальные линии имеют форму гипербол в любой плоскости, перпендикулярной оси линзы, а проекция напряженности поля на эту плоскость растет линейно с расстоянием от оси.

Примерный вид конструктивного исполнения квадрупольного конденсатора показан на рис. № 2

Рис. № 2. Примерный вид конструктивного исполнения квадрупольного конденсатора.

Электрические поля квадрупольного конденсатора обладают двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии и двумя плоскостями анти симметрии.

Особенность квадрупольного конденсатора в том, что возбужденные ионизированные атомы в газе фокусируются вдоль оси симметрии O1.

– ДОДЕКАПОЛЬНЫЙ (ДВЕНАДЦАТИПОЛЬНЫЙ) КОНДЕНСАТОР.

Рассмотрим додекапольный (двеннадцатипольный) конденсатор. Додекапольный конденсатор содержит одновременно двенадцать  электростатических полей чередующейся полярности, которые формируют три пересекающиеся в общем центре “энергетические” оси симметрииO1, О2, О3. Вдоль осей О1, О2, О3 осуществляется фокусировка (сжатие) движущихся возбужденных ионизированных атомов в газе.

Додекапольный конденсатор, состоит из двадцати четырёх обкладок различной формы, соединённых попарно с источником напряжения. Додекапольный конденсатор с тремя осями фокусировки (сжатия) движущихся возбужденных ионизированных атомов в газе представлен на рис. № 3.

Рис. № 3. Додекапольный конденсатор.

В конструктивном плане, додекапольный конденсатор с прямоугольными обкладками показаны на рис. № 4.

Рис. № 4. Додекапольный конденсатор с прямоугольными обкладками

В конструктивном плане, додекапольный конденсатор с гиперболическими обкладками показаны на рис. № 5.

Рис. № 5. Додекапольный конденсатор с гиперболическими обкладками.

Электрические поля додекапольного конденсатора обладают шестью взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии и шестью плоскостями анти симметрии.

 Особенность додекапольного конденсатора в том, что возбужденные ионизированные атомы в газе фокусируются вдоль трёх осей симметрии O1, О2, О3 с пересечением в общем центре.  Для целей увеличения плотности электронов без изменения размеров канала (получения температур термоядерного синтеза) это как раз то, что нужно.

– ГЕКСАДЕКАПОЛЬНЫЙ (ШЕСТНАДЦАТИПОЛЬНЫЙ) КОНДЕНСАТОР.

Гексадекапольный конденсатор содержит одновременно шестнадцать  электростатических полей чередующейся полярности, которые формируют четыре пересекающиеся в общей точке “энергетические” оси симметрии O1, О2, О3, О4. Вдоль осей О1, О2, О3, О4 осуществляется фокусировка (сжатие) движущихся возбужденных ионизированных атомов в газе.

Гексадекапольный конденсатор, состоит из тридцати двух обкладок, соединённых попарно с источником напряжения, которые формируют четыре оси фокусировки, см. рис. № 6.

Рис. № 6. Оси фокусировки (сжатия) движущихся возбужденных ионизированных атомов в гексадекапольном конденсаторе.

Электрические поля гексадекапольного конденсатора обладают восемью взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии и восемью плоскостями анти симметрии.

Особенность гексадекапольного конденсатора в том, что возбужденные ионизированные атомы в газе фокусируются вдоль четырёх осей симметрии O1, О2, О3, О4.

ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОПОЛЬНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

Заявленные особенности многопольных конденсаторов позволяют более эффективно использовать их конструктивные особенности для решения следующих задач:

1. Ёмкостные датчики объёмного смещения.

2. Новый способ концентрировать  и управлять концентрацией заряженными частицами.

3. Новый способ создавать необходимое распределение плотности тока по сечению пучка заряженных частиц.

4. Способ модуляции в молекулярных генераторах.

5.      Эффективная сортировка частиц по их мультипольным         моментам.

6. Новые динамические измерительные системы.

7. Осесимметричная фокусировка электрических дуг для достижения температур ядерного синтеза.

Статья: 05.03.2023. Многопольный электростатический способ изоляции плазмы

Опубликован:  21.01.2023 года.

Ссылка: Гидрорезистивный способ контроля герметичности листовых сварных соединений конструктивных элементов большой площади.

Способ предназначен для обнаружение сквозных дефектов (свищей, прожогов, сквозных трещин, сквозной ржавчины и т.п.) листовых стальных сварных металлоконструкция большой площади.

Способ основан на гидрорезтстивном эффекте, который опубликован здесь: Гидрорезистивный эффект

Способ заключается в том, что электрическое сопротивление свободно распространяющейся струи жидкости в воздухе между двумя электродами зависит от физического состояния контактируемой поверхности листового электрода.

Техническая реализация способа основана на использовании обычной технической воды. В технической воде всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите. По этой причине любая техническая вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту.

Струю технической воды между двумя электродами, одним из которых является кольцевое сопло, другим – исследуемый стальной листовой материал – можно рассматривать, как токопроводящий канал. Эффективность передачи по данному каналу электрической энергии (проводимость) зависит от следующих факторов:

1.      Химические свойства технической воды.

2.       Приложенное  напряжение.

3.       Геометрические параметры струи.

4.       Материал электродов.

5.       Состояние контактируемых поверхностей электродов. 

В заявленном способе считаем, что химические свойства технической воды, приложенное  напряжение, геометрические параметры струи, материал электродов – является константой.

В этом случае, площадь контактируемой поверхности  электрода будет изменяться в зависимости от внутренних дефектов сварного соединения. Протечки (дефекты) сварного шва приводят к увеличению площади контакта струи технической воды с диагностируемым электродом.

С электрической точки зрения сопротивление свободной струи технической воды можно представить, как сумму двух сопротивлений, включённых последовательно, согласно рис. № 24.1.

Рис. № 24.1 . Сопротивление свободной струи технической воды.

Rобщ. = R стр. + R конт.

R конт.<< R стр.

Где:

– R стр. Сопротивление участка струи до контакта с диагностируемым электродом. При условии постоянной температуры, расхода воды и расстояния между электродами  – R стр. не зависит от внешних факторов и может быть представлена константой.

– R конт. Сопротивление тонкого слоя воды, равномерно растекающегося по  диагностируемому электроду (стальному листу). Зависит от площади контакта растекающейся жидкости с диагностируемым электродом. Это означает, что любые поры, трещины и т.п. в диагностируемом электроде (стальном листовом материале) приводят к резкому уменьшению R конт.

R конт.  будет являться главным  диагностическим маркером, на основании скорости изменения которого можно принять решение о наличии/отсутствии в стальном листе сквозных протечек.

          Известно, что напрямую измерить сопротивление струи  технической воды не возможно.  Значение сопротивления будет всегда очень большим и не стабильным.  Легко подтверждается простым экспериментом, см. рис. № 24.2.

Рис. № 24.2. Измерение сопротивления струи  технической воды на постоянном токе.

Это связано с тем, что современные мультимерты измеряют  сопротивление материалов на постоянном токе. В жидкости постоянный ток поляризует электроды, что приводит к аномальному увеличению сопротивления.  Электропроводность  нужно измерять на переменном токе, что бы компенсировать поляризацию электродов.

Измерение может быть обеспечено  непрерывным снятием  вольт-амперной характеристики струи  электропроводящей жидкости на переменном токе согласно схемы.

Рис. № 24.3. Схема измерения сопротивления струи  технической воды на переменном токе.

По полученным данным в режиме реального времени рассчитывается сопротивление свободно распространяющейся струи технической воды. Это сопротивление зависит от площади контакта растекающейся жидкости с диагностируемым электродом. Любые поры, трещины и т.п. в диагностируемом электроде (стальном листовом материале) приводят к  изменению площади контакта воды. Это означает, что в месте контакта струи технической воды с листовым электродом  аномально изменится R конт. А это и есть наш диагностический маркер контроля наличия/отсутствия в стальном листе свищей, прожогов, сквозных трещин, сквозной ржавчины и т.п.

Технология реализация заявленного способа достаточно проста и представлена на рис. № 24.4.

Рис. № 24.4. Схема реализации гидрорезистивного способа контроля герметичности листовых сварных соединений .

В заявленном способе необходимо обеспечить постоянное расстояние между соплом истечения технической воды и диагностируемым электродом (стальным листом). Это может быть обеспечено установкой сопла на диэлектрическую штангу с колёсиком. Оператор равномерно перемещает диэлектрическую штангу вдоль сварного соединения стального листа, направляет поток технической воды на сварной шов и  контролирует расчётную характеристику R конт. Аномальное изменение R конт.  будет свидетельствовать о наличии в этом месте сквозных дефектов (протечек).

Опубликован: 16.01.2023 года.

Ссылка: Трибоэлектростатический способ диагностики  электрического старения  высоковольтных изоляторов

Известно, что повседневная безопасная работа  всех  существующих высоковольтных электрических сетей различного назначения   напрямую зависит от технического  состояния опорной и подвесной изоляции, например, керамической или стеклянной. В настоящее время используется достаточно успешно множество методов диагностики состояния изоляторов, как требующие отключения рабочего напряжения, так и на действующем оборудовании. Например: измерение сопротивления изоляции, ультразвуковой, акустический, ультрафиолетовый, тепловой.

Согласно статистическим данным, главной проблемой  высоковольтных электрораспределительных и т.п. сетей являются разрушения высоковольтных изоляторов – электрический пробой. На основании анализа различных работ в области дефектовки высоковольтных изоляторов, можно заявить, что в настоящее время однозначного ответа на вопрос, почему периодически выходят из строя исправные и прошедшие  различную диагностику высоковольтные изоляторы   – нет.

Все существующие методы диагностики  высоковольтных изоляторах достаточно точно определяют наличие уже существующих, проявленных  потенциально опасных дефектов внутри высоковольтного изолятора.

В настоящее время ранняя диагностика возможного развития электрического пробоя в высоковольтных изоляторах, прошедших классическую диагностику существующими методами – не возможна.

Предположительно связано это с тем, что работающий высоковольтный изолятор очень медленно накапливает внутренний электростатический заряд, который напрямую связан с таким понятием, как электрическое старение  изолятора. Такой заряд  распространяется внутри изолятора неравномерно и до определённого значения  – не влияет на существующие методы диагностики. При этом каждый изолятор достаточно успешно проходит регулярную классическую диагностику.

Электрическое старение  развивается за счёт медленного изменения химического состава и структуры изолятора, в котором накапливается статический заряд. В этом случае процесс электрического пробоя уже развивается с напряжённостью значительно меньшую, чем электрическая прочность диэлектрика.

Можно сказать, что каждый высоковольтный изолятор, это долгосрочный аккумулятор энергии – электростатического  потенциала. Чем дольше и сильнее воздействие, тем больший электрический заряд проникает в толщу диэлектрика.

Электрическое старение изолятора является основным фактором возникновения электрического пробоя в изоляторах, которые прошли все стадии классической диагностики.

Четкую границу между этими двумя состояниями такого изолятора можно определить только экспериментально. В этом случае изолятор будет уже не пригоден для эксплуатации. Не возможно заранее определить возможность электрического пробоя “исправного” изолятора, который со временем, как аккумулятор, очень медленно накапливает внутри потенциал. Чем больше времени работает высоковольтный изолятор, тем больший электрический заряд проникает в толщу диэлектрика, тем меньше становится напряжение электрического пробоя.

Таким образом, для целей контроля процесса электрического старения  высоковольтного изолятора, необходимо работать с электростатикой.

          С учётом выше изложенного, предлагается простейший и принципиально новый трибоэлектростатический способ диагностики  электрического старения  высоковольтных изоляторов при отключенной сети. Это позволяет  однозначно определить возможность развития электрического пробоя в высоковольтном изоляторе в ходе технического обслуживания, который прошёл классическую диагностику.

Способ основан на поляризации изолятора за счёт трибоэлектрического эффекта с последующим контролем скорости уменьшения наведённого заряда.

Известно, что трибоэлектрический эффект  –  появление электрических зарядов в материале из-за трения. Является типом контактной электризации, в которой некоторые материалы становятся электрически заряженными после того, как они входят в фрикционный контакт с другим материалом. Механизм ее заключается в перераспределении зарядов внутри нейтральных атомов и молекул под действием поля. Например, когда человек проводит рукой по ковру –  он заряжаете свое тело статическим напряжением более 1000 вольт. Одна тысяча вольт  едва заметна в темноте, издаёт легкий тикающий звук и чувство лёгкого укола иголкой.

Рассмотрим распределение  наведённого заряда  в исправном изоляторе посредством трибоэлектрического эффекта. При трении изолятор  приобретает  энергию (заряд) только в том месте, где происходит непосредственный фрикционный контакт. Из-за плохой проводимости  энергия (заряд) вглубь проводника проникает медленно. Таким образом, после прекращения наведения зарядов на изоляторе, последние равномерно распределяются  по всей поверхности изолятора. Наблюдается остаточная поляризация.

Остаточная поляризация со временем уменьшается за счёт  удельной объёмной проводимости изолятора. Это связано с релаксационными процессами, перемещением зарядов во внутреннее поле изолятора. Скорость таких процессов зависит от качественного электростатического состояния изолятора.

Таким образом, контролируя скорость уменьшения наведённого заряда  с поверхности изолятора – можно судить  о его качественных характеристиках.

Техническая реализация заявленного способа  представлена следующим образом.

1. На отключенном оборудовании все металлические электроды изолятора закорачивают  на землю, см. рис. № 22.1.  Изолятор превращается в конденсатор с одни электродом. Таким образом обнуляется заряд внутри  изолятора.

Рис. № 22.1. Заземление керамического изолятора.

2. К средней самой широкой части изолятора подключается электронный электрометр, см. рис. № 22.2. Электронный электрометр – прибор, который служит для количественного измерения электростатического потенциала с очень низкими токами утечки, вплоть до 1 фемтоампера (10-15 Ампер).

Рис. № 22.2. Соединение измерительного зонда электрометра с  поверхностью керамического изолятора.

3. Техническое обслуживание высоковольтных изоляторов всегда связано с очисткой поверхности от загрязнений. В заявленном способе очистка изолятора совмещена с трибоэлектрическим фрикционным эффектом наведения  зарядов на поверхности  изолятора, см. рис. № 22.3.  Согласно трибоэлектрического ряда на поверхности высоковольтного изолятора из керамики или стекла наводится положительный заряд при трении полиэтиленом.

Рис. № 22.3. Трибоэлектрическое наведение заряда на поверхности керамического изолятора.

4. После завершения очистки изолятора и наведения на нём электрического заряда  по показаниям электрометра определяется скорость уменьшения наведённого заряда за определённый промежуток времени, например, за 2 сек. Примерные графики зависимостей наведённых зарядов от времени  для исправного и потенциально опасного изолятора одного конструктивного исполнения из одного и того же материала показаны на рис. № 22.4.

Рис. № 22.4. Графики зависимостей наведённых зарядов от времени  для исправного и потенциально опасного изолятора.

ВЫВОД:

1. Предложен принципиально новый трибоэлектростатический способ диагностики  электрического старения  высоковольтных изоляторов при отключенной сети, который позволяет  на ранней стадии однозначно определить возможность развития электрического пробоя в высоковольтном изоляторе, который прошёл классическую диагностику и не был идентифицирован, как потенциально опасный.
2. Предложено техническое решение реализации заявленного способа  на основе любого электронного электрометра электростатического потенциала с токами утечки уровня 1-10 фемтоампер (1-10 в -15 степени ампер).
3. Приведена структурная схема и описание основных технологических этапов реализации заявленного способа.
4. Для целей подтверждения заявленного способа  может быть проведён эксперимент в школьном кабинете физики с стрелочным электрометром и керамической кружки.  После наведения  электростатического заряда  на кружке полиэтиленом, последняя подсоединяется к электрометру. Показание электрометра плавно уменьшается.  
5. Предложен самый бюджетный вариант диагностики высоковольтных изоляторов после визуального осмотра. Основные затраты будут отнесены на электронный электрометр, стоимость которого начинается  от 20 т.р. К тому же электронный электрометр на основе работы затвора полевого транзистора  – достаточно просто и практически бесплатно может быть собран любым “радиолюбителем”.

РЕФЕРАТ

Способ диагностирования возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур шаровыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее проблемными с точки зрения качества слябов непрерывной разливки стали являются ранняя диагностика поверхностных дефектов, среди которых наиболее значимыми и трудно устранимыми оказываются паукообразные, сетчатые и поперечные трещины, которые развиваются в приповерхностном слое, проходят по границам зерен и, как правило, не загрязнены ликватами.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в кристаллизаторе матричной системой термоэлементов (CN 101985166). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в верхней и центральной частях кристаллизатора матричной системой термоэлементов (WO 2012043985). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования продольных трещин в затвердевшей оболочке сляба в кристаллизаторе (RU 2593802C2).

Основным недостатком указанных способов является то, что практическая реализация требует внесение конструктивных изменения в действующее оборудование машины непрерывного литья заготовок. Внутренние поверхности кристаллизатора должны быть дооборудованы системами термодатчиков.

Бесконтактное измерение температуры поверхности с помощью отдельных термопар менее чувствителен к небольшим изменениям температуры, чем контактный способ.  Установленные на небольшом расстоянии, например через 10 мм, термопары с бесконтактным измерением не способны реагировать на малейшее изменение температуры на таком расстоянии.

ОПИСАНИЕ

Диагностирование возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур шаровыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Измерение температур на поверхности сляба производится двумя идентичными и разнесёнными на определённое расстояние измерительными модулями.

В измерительных модулях температуры  поверхностей сляба измеряются контактным катящимся способом. В контактном способе одним  общим термоэлектродом является сам сляб.  В качестве второго термоэлектрода используется шаровой электрод, который приводится в движение по всему периметру сляба.  Непосредственно шар  шарового электрода совершает постоянное контактное вращение с заданной скоростью по всему периметру сляба (первого термоэлектрода), образуя термоизмерительный контакт.

Наличие аномального изменения температуры в определённом месте на поверхности сляба за определённый промежуток времени или характеристика изменения скорости  остывания определённого места  – является диагностическим маркером образования любых внутренних дефектов.  Пики и впадины на кривых распределения говорят о неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности.

В качестве шарового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С – можно использовать полый шар из никеля с ЭДС  – 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

ИСПОЛНЕНИЕ

Схематически измерительная система представлена на рис. № 8.1.

Рис. № 8.1. Измерительная система диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

Система состоит из четырёх идентичных термоизмерительных модулей, которые разнесены на определённое расстояние друг от друга непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок. Выход всех термодатчиков измерительных модулей соединяются с системой управления, которая производит непрерывное измерение температуры с последующей обработкой.

Схематически каждый измерительный модуль представлен на рис. № 8.2.

Рис. № 8.2.  Измерительный модуль системы диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

В конструктивном плане представляет собой рамку с установленными по краям двумя шаровыми термоэлектродами.  Рамка имеет возвратно-поступательный привод по ширине сляба. 

Шаровой термоэлектрод  представляет собой сборное изделие в виде полого шара из никеля, который крутится внутри никелевой полусферы.

Такая конструктивное исполнение  позволяет внутреннему никелевому шару свободно крутится в двух плоскостях – вдоль и поперёк движения сляба. Образуется термоизмерительный контакт двух термоэлектродов, в качестве которых выступает сам сляб и движущийся шар.

Схематически шаровой термоэлектрод представлен на рис. № 8.3.

Рис. № 8.3. Шаровой термоэлектрод системы диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью синхронно движущихся шаровых термоэлектродов.

Материал шарового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С , это никель  с ЭДС  – 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

Температуры  поверхностей сляба в определённых местах по периметру измеряют контактным катящимся способом, в котором одним  общим термоэлектродом является сам сляб, а вторым электродом является шаровой электрод.  Шар шарового электрода совершает постоянное контактное возвратно поступательное вращение с заданной скоростью по всей ширине сляба.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип работы основан на измерении температуры поверхности сляба через равные промежутки времени шаровыми электродами.

Таким образом формируются матрицы термораспределений в различных плоскостях сляба.

Пики и впадины в матрицах указывают о наличии неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности. Компьютерная обработка температурных матриц в различных плоскостях сляба позволит идентифицировать все внутренние дефекты сляба

ВЫВОД

          Заявленный способ, основан на самом точном и чувствительном  контактном способе измерения распределений температур всех поверхностей сляба. Более точные измерения распределений температур позволяют диагностировать практически все внутренние дефекты в  слябе непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, по сравнению со всеми существующими способами.   К тому же все, ранее предлагаемые способы диагностики дефектов предполагают внесение конструктивных изменений в действующий кристаллизатор.

Заявленный способ не предполагает внесение каких-либо конструктивных изменений в кристаллизатор и может быть исполнен на действующем оборудовании, даже без его остановки на ремонт. Это связано с тем, что  проводить манипуляции с измерительными модулями можно дистанционно.

РЕФЕРАТ

Способ диагностирования возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур дисковыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее проблемными с точки зрения качества слябов непрерывной разливки стали являются ранняя диагностика поверхностных дефектов, среди которых наиболее значимыми и трудно устранимыми оказываются паукообразные, сетчатые и поперечные трещины, которые развиваются в приповерхностном слое, проходят по границам зерен и, как правило, не загрязнены ликватами.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в кристаллизаторе матричной системой термоэлементов (CN 101985166). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования появления трещин в слябе по изменению температуры его поверхности непосредственно в верхней и центральной частях кристаллизатора матричной системой термоэлементов (WO 2012043985). Диагностирование дефектов выполняется по разнице показаний термоэлементов в матрице.

Известен способ диагностирования продольных трещин в затвердевшей оболочке сляба в кристаллизаторе (RU 2593802C2).

Основным недостатком указанных способов является то, что практическая реализация требует внесение конструктивных изменения в действующее оборудование машины непрерывного литья заготовок. Внутренние поверхности кристаллизатора должны быть дооборудованы системами термодатчиков.

Бесконтактное измерение температуры поверхности с помощью отдельных термопар менее чувствителен к небольшим изменениям температуры, чем контактный способ.  Установленные на небольшом расстоянии, например через 10 мм, термопары с бесконтактным измерением не способны реагировать на малейшее изменение температуры на таком расстоянии.

ОПИСАНИЕ

Способ диагностирование возникновения внутренних дефектов (трещин) осуществляется  контактным способом контроля  разности температур дисковыми термоэлектродами между соседними локальными местами по периметру сляба, а также, в локальных местах по периметру сляба за определённый временной интервал  после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Измерение температур на поверхности сляба производится двумя идентичными и разнесёнными на определённое расстояние измерительными модулями.

В измерительных модулях температуры  поверхностей сляба измеряются контактным катящимся способом. В контактном способе одним  общим термоэлектродом является сам сляб.  В качестве второго термоэлектрода используется множество статически размещённых дисковых термоэлектродов.  Все дисковые термоэлектроды свободно вращаются вдоль, по всей поверхности сляба (первого термоэлектрода), образуя термоизмерительный контакт.

Наличие аномального изменения температуры в определённом месте на поверхности сляба за определённый промежуток времени или характеристика изменения скорости  остывания определённого места  – является диагностическим маркером образования любых внутренних дефектов.  Пики и впадины на кривых распределения говорят о неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности.

В качестве дискового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С – можно использовать тонкий диск из никеля с ЭДС  – 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

ИСПОЛНЕНИЕ

Схематически измерительная система представлена на рис. № 7.1.

Рис. № 7.1. Измерительная система диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью множества дисковых термоэлектродов.

Система состоит из двух идентичных термоизмерительных модулей, которые разнесены на определённое расстояние непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, см. рис. № 7.1. Выход всех термодатчиков измерительных модулей соединяются с системой управления, которая производит непрерывное измерение температуры с последующей обработкой.

Термоизмерительные модули устанавливаются на постоянной основе на бетонное основание цеха под движущимся слябом.

Схематически каждый измерительный модуль представлен на рис. № 7.2.

Рис. № 7.2. Измерительный модуль системы диагностирования  внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью множества дисковых термоэлектродов.

Измерительный модуль состоит из четырёх групп термоэлектродов, которые размещены на специальных опорных направляющих со всех сторон сляба.  Опорные элементы групп измерительных модулей оснащены механическими винтовыми системами “юстировки”, позволяющими изменять в небольших пределах геометрические положения термоэлектродов для целей обеспечения постоянного контакта со слябом.

В измерительном модуле температуры  поверхностей сляба измеряются контактным катящимся способом множеством статически размещённых дисковых термоэлектродов.

Схематически один термоэлектрод представлен на рис. № 7.3

Рис. № 7.3. Измерительный дисковый термоэлектрод системы диагностирования внутренних дефектов слябов  в МНЛЗ с помощью множества дисковых термоэлектродов.

  Все дисковые термоэлектроды свободно вращаются вдоль, по всей поверхности сляба (первого термоэлектрода), образуя термоизмерительный контакт.

Материал дискового термоэлектрода, согласно термоэлектрического ряда  напряжений относительно платины при перепаде температур в 100°С , это никель с ЭДС  – 1.97 мВ.  Сляб (железо)  в это время будет иметь ЭДС  +1.88 мВ.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип работы основан на классическом непрерывном измерении температуры каждым свободно вращающимся электродом каждого измерительного модуля.

Таким образом формируется множество  температурных графиков – кривых термораспределений, как между соседними дисковыми термоэлектродами одного измерительного модуля, так и дисковыми электродами двух измерительных модулей, размещённых вдоль одной прямой.

Пики и впадины на кривых распределения указывают о наличии неоднородности внутренней структуры, а их величина – о степени неоднородности.

Сравнение величин неоднородностей температурных распределений с эталонными позволит идентифицировать все внутренние дефекты сляба

ВЫВОД

          Заявленный способ, основан на самом точном и чувствительном  контактном способе измерения распределений температур всех поверхностей сляба. Более точные измерения распределений температур позволяют диагностировать практически все внутренние дефекты в  слябе непосредственно после зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, по сравнению со всеми существующими способами.   К тому же все, ранее предлагаемые способы диагностики дефектов предполагают внесение конструктивных изменений в действующий кристаллизатор.

Заявленный способ не предполагает внесение каких-либо конструктивных изменений в кристаллизатор и может быть исполнен на действующем оборудовании, даже без его остановки на ремонт. Это связано с тем, что  проводить манипуляции с измерительными модулями можно дистанционно.

В настоящее время контроль состояния стального каната в режиме его работы «он-лайн» не возможен. Стальные канаты отбраковываются на основании проведения отдельной экспертизы и анализа суммарного эффекта комбинации следующих факторов: обрывы проволок, уменьшение диаметра, деформация, коррозия.

           Предлагается инновационный продукт – стальной канат с функцией само диагностики.

Функция само диагностики достигается вплетением в стальной
канат на этапе производства цветных не силовых, не несущих диагностических маркеров другого цвета в виде тонких проволок из менее прочного материала, которые не составляют со сталью гальванической пары. Это требование — отсутствие гальванической коррозии каната.

Диагностический маркер, вплетённый, “цветной” не несущий, не
силовой из менее прочного материала истирается и механически
разрушается намного быстрее. Внешне это будет проявляться в виде торчащих ворсинок белого цвета (для алюминиевой и  дюралюминиевой проволоки) на поверхности каната в потенциально опасных местах.
         Такие потенциально опасные места и являются предвестниками
обрыва силовых проволок, уменьшения диаметра, деформаций и
коррозии.  В работе каната на месте – это может быть легко определено или визуально, или компьютерным зрением. В любом случае  потенциально опасные места каната в работе могут быть диагностированы без остановки работ за счёт конструктивного исполнения самого каната на самом раннем этапе.
           В качестве маркеров можно использовать белые алюминиевые
или дюралюминиевые тонкие проволочки. При этом алюминий менее
прочный материал и позволит диагностировать потенциально опасные
места каната на более ранней стадии, чем если использовать  дюралюминиевые более прочные проволочки.

              Технология производства такого каната не требует каких-либо новых технологий. Достаточно при свивке каната из прядей подавать дополнительные «маркерные/другого цвета» проволоки , скорее всего прямоугольного сечения, не создающие гальванической пары.

Например, из алюминия или дюралюминия , а затем провести испытание такого каната на перегибы. Сколько прядей — столько маркерных проволок. При скрутке прядей — большая часть алюминия, как на порядок более мягкий металл — будет выдавлена в верхние межпрядные пустоты каната по примеру, см. рис. № 19.1.

Рис. № 19.1. Конструктивное исполнение само диагностируемого стального каната.

Необходимо однозначно определить процент износа (количества перегибов), при которых начнёт разрушаться маркерная проволока и будут формироваться на поверхности каната маркерные диагностические ворсинки.

Изменяя материал (алюминий, дюралюминий) и его толщину можно добиться требуемого износа гарантированной безопасной работы каната, по достижении которого на всей поверхности каната будут формироваться белые маркерные диагностические ворсинки.

Такие ворсинки легко могут быть идентифицированы или визуально, или компьютерным зрением на действующем оборудовании/машины/крана и т.п.  без остановки.

Вместо заявленных выше маркерных проволок из других металлов, можно рассмотреть ещё вариант – при свивке каната в каждую прядь добавлять маркеры из того же материала, что и сам канат. Только сечением, например, в 2 раза меньшим, чем проволоки пряди каната. Сечение и количество маркеров можно будет определить после тестовых испытаний, набора статистики и последующей обработке полученных данных. Таким образом – разрывы таких проволок будут диагностическими маркерами износа каната, которые легко определяются компьютерным зрением, или – визуальным осмотром.

ВЫВОД:

Для подтверждения заявленного нужны полноценные испытания. Это связано с тем, что заранее всё просчитать не возможно. Слишком много неопределённостей.

Материал маркеров, сечение, количество, место вплетения можно будет определить после тестовых испытаний, набора статистики и последующей обработки полученных данных.