ПНИПУ: разработан метод точного контроля качества кабельной изоляции
Ученые Пермского Политеха разработали цифровой метод, позволяющий с точностью до 95% прогнозировать качество изоляции силовых кабелей среднего и высокого напряжения. Подход может заменить дорогостоящий подбор режимов "методом проб и ошибок", который сегодня широко используется на производстве. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Силовые кабели на напряжение 6–35 кВ — основа энергоснабжения промышленных предприятий, жилых районов и инфраструктурных объектов. Они прокладываются под землей и водой и работают в условиях высоких электрических, механических и температурных нагрузок. От надежности их изоляции напрямую зависит энергетическая безопасность: повреждения кабелей могут приводить к масштабным авариям, остановке производств и обесточиванию городов.
Ключевую роль в долговечности кабеля играет степень сшивки полиэтиленовой изоляции. В процессе производства в полиэтилен добавляют пероксид, который при нагреве формирует прочные химические связи между молекулярными цепочками. Однако управлять этим процессом сложно: на результат одновременно влияют геометрия кабеля, толщина изоляции, температурный режим, скорость изолирования и даже различия в химическом составе сырья от разных поставщиков. При увеличении толщины изоляции, например, внутри кабеля возникает неоднородное температурное поле, из-за чего сшивка может оказаться неравномерной.
Ранее ученые ПНИПУ создали математическую модель, описывающую влияние температуры и геометрии кабеля на равномерность сшивки. Теперь ее интегрировали в промышленный программный комплекс, который позволяет воспроизводить технологический процесс в цифровом виде. В основу модели легли экспериментальные данные, полученные с помощью ротационного реометра при температурах 160–200 °C — в диапазоне реальных производственных условий.
"Мы задали в модели все ключевые параметры, которые меняются на производстве, и провели тысячи виртуальных испытаний. Сравнение с экспериментальными данными для стандартных режимов показало совпадение на уровне 95%, что подтверждает адекватность модели", — рассказала заведующая кафедрой "Конструирование и технологии в электротехнике" Наталия Труфанова.
В результате исследователи получили количественные зависимости, которые можно использовать как готовые технологические инструкции. Инженер сможет задать геометрию кабеля и марку сырья — и сразу получить оптимальные параметры процесса. По словам авторов, это позволит повысить производительность, сократить выпуск брака и полностью отказаться от длительных натурных экспериментов на линии.