НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗРЯДНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
Аннотация
Выявлено отсутствие методов проектирования наилучших доступных технологий, в частности, газоразрядных систем очистки воздуха. Отсутствие первого затрудняет имплементацию плазменно-химических систем в промышленность, особенно в системы защиты окружающей среды, а также препятствует их совершенствованию. Для решения выявленной проблемы предложена структурная схема надежности функционирования газоразрядной системы очистки, состоящая из системы подачи воздуха, системы питания и системы генерации активных частиц, и позволяющая определить основные причины отказов и/или повреждений компонентов системы. Найдено, что системы подачи газо-паровоздушных смесей и питания не определяют надежность рассматриваемых систем очистки воздуха/газов, поскольку их показатели надежности имеют относительно высокие значения. К основным причинам отказов системы питания относятся нарушение изоляции и короткое замыкание трансформаторов. Поскольку публикации, посвященные исследованию надежности газоразрядных устройств при очистке воздуха, крайне малочисленны, то оценка средних значений упомянутых показателей, а также выяснение причин основных причин отказов, крайне затруднены. Исходя из этого, определение причин отказов газоразрядных ячеек осуществлялось косвенно, т.е. на основе данных по отказам разрядных устройств, применяемых в других отраслях промышленной или иной деятельности. Обнаружено, что наиболее уязвимым компонентом схемы является система генерации активных частиц. Так, основной причиной уменьшения наработки на отказ устройства является образование конденсированной/полимеризованной фазы на поверхности электрода, при этом рассмотренная причина обуславливает относительно низкую надежность газоразрядных элементов системы. Менее вероятными причинами неисправностей являются сублимация материала электрода, также диффузия и адсорбция частиц плазмы (включая материал электрода) в/на стеклянные стенки реактора, с последующим повышением электрического сопротивления разрядного устройства. Последние причины могут оказывать влияние на показатель долговечности.
Литература
ITD 47-2017. Treatment (handling) systems for wastewater and exhaust gases in the chemical industry. M.: Byuro NDT. 2017. 114 p (in Russian).
Kulentsan A.L., Marchuk N.A., Bashkinov M.Y., Puzanov A.M., Shiryaev M.Y. Ros. Khim. Zh. 2024. V. 68. N 2. P. 112-120. DOI: 10.6060/rcj.2024682.15.
Wan Y., Fan X., Zhu T. Chem. Engin. J. 2011. V. 171. N 1. P. 314–319. DOI: 10.1016/j.cej.2011.04.011.
Trushkin A.N., Grushin M.E., Kochetov I.V., Trushkin N.I., Akishev Yu.S. Fizika Plazmy. 2013. V. 39. N 2. P. 193–209. (in Russian) DOI: 10.7868/S0367292113020029.
Manukyan A. S., Rybkin V.V. Ros. Khim. Zh. 2020. V. 64. N 2. P. 26-29. DOI: 10.6060/rcj.2020642.4.
Gumerov A. M. Mathematical modeling of chemical technological processes: ucheb. posobie dlya vuzov po napravleniyam «Him. Tekhnologiya» i «Energo- i resursosberegayushchie processy v him. tekhnologii, nef-tekhimii i biotekhnologii». SPb. [i dr.]: Lan'. 2014. 176 p (in Russian).
Ostrejkovskij V.A. Reliability theory. M.: Vysshaya shkola. 2003. 463 p (in Russian).
Efimov A.Е., Bubnov A.G. Russ. J. Appl. Ecol. N 1. 2023. P. 38–44 (in Russian). DOI: 10.24852/2411-7374.2023.1.38.44.
Kondrat'ev V.N. Rate constants for gas-phase reations. M.: Nauka, 1970. 351 p (in Russian).
Akishev Yu.S. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Teknol.]. 2019. V. 62. N 8. P. 2660 (in Russian). DOI: 10.6060/ ivkkt.20196208.5908.
Leshchik A.V., Ochered'ko A.N., Ryabov A.Yu., Petrenko T.V., Kudryashov S.V. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 18–24. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.10t (in Rus-sia).
Guschin A.A., Grinevich V.I., Kvitkova E.Yu., Gusev G.I., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 120–131. DOI: 10.6060/ ivkkt.20236607. 6835j.
Smirnov S.A., Titov V.A., Rybkin V.V. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Teknol.]. 2012. V. 55. N 4. P. 12–20 (in Russian).
Bonnet V. V. Vestnik IrGSKHA. 2017. № 81–2. P. 100–105 (in Russian).
Malkin P. Elektroenerg. Pered. i raspred. 2016. V. 3. N 36. P. 76–79.
William H., Bartley P.E. Analysis of transformer failures. 36th Annual Conference of International Association of Engineering Insurers–Stockholm. 2003.
C57.100-1999, IEEE standard test procedure for thermal evaluation of liquid-immersed distribution and power transformers. Power. 1999.
Singh. J., Singh S. Engineer. Fail. Anal. 2019. V. 99. P. 180–191. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.02.014.
Kumar A., Singh S.K., Husain Z. Adv. Environ. Agric. Sci. 2015. P. 265–700.
Rizk F.A.M., Trinh G.N. High Voltage Engineering. CRC Press. 2014. 763 p.
Singh. J., Singh S. Int. J. Engin. Res. & Tech. 2016. V 4. P. 1–5.
Jagers J. N., Khosa J., De Klerk P. J., Gaunt C. T. Transformer reliability and condition assessment in a south african utility. International Symposium on High Voltage Engineering, Ljubljana. 2007. T6-442.
Rexhepi V. Energy Procedia. 2017. V. 141. P. 418–422. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.11.053.
Vahidi F., Tenbohlen S. Statistical failure analysis of European substation transformers. ETG-Fachbericht-Diagnostik elektrischer Betriebsmittel. 2014. 5 p.
Murugan R., Ramasamy R. Engin. Fail. Anal. 2015. V. 55. P. 182–192. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2015.06.002.
Murugan R., Ramasamy R. Engin. Fail. Anal. 2019. V. 96. P. 274–288. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2018.10.011.
Malkov A.B., Vinnik YU.S., Yakimov S.V., Sergeeva E.YU., Shestakova L.A., Teplyakova O.V. Sovr. Probl. nauki i ob-raz. 2015. № 2–1. P. 76 (in Russian).
Efremov A.M., Betelin V.B., Kwon K.-H. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Teknol.]. 2023. V. 66. N 6. P. 37–45. DOI: 10.6060/ivkkt.20236606.6786.
Shikova T.G., Smirnov S.A., Artyuhov A.I. ChemChem-Tech. [Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Teknol.]. 2020. V. 63. N 11. P. 27–34. DOI: 10.6060/ivkkt.20206311.6245.
Chiao C. H., Wang, W. Y. Microelectr. Rel. 2002. V. 42. N 1. P. 127–134. DOI: 10.1016/S0026-2714(01)00243-8.
Misono K. J. Light & Visual Envir. 1992. V. 16. N 2. P. 53–60. DOI: 10.2150/jlve.16.2_5.
Zhang J.Y., Boyd I. W. Appl. Surf. Sci. 2000. V. 168. N 1–4. P. 296–299. DOI: 10.1016/S0169-4332(00)00628-0.
Kykta M. AIP Advan. 2022. V. 12. N 10. 105116. DOI: 10.1063/5.0101992.
Radharamanan R., Juang J.N. Reliability analysis on in-candescent lamps: a case study. International conference of industry, engineering and management systems. 2011. P. 155.
Lin H.T., Brady M.P., Richards R.K., Layton D.M. Wear. 2005. V. 259. N 7–12. P. 1063–1067. DOI: 10.1016/j.wear. 2005.01.042.
Arun J., Kumar S.P., Venkatesh M., Giridharan A.S. Int. J. Engin. Res. Develop. 2013. V. 9. N 2. P. 13–21.
Ortiz A., Romero J. L., Cueva I., Jacobo V. H., Schouwe-naars R. Case Stud. Engin. Fail. Anal. 2013. V. 2. N 1. P. 67–71.
Javan, S., Hosseini S. V., Alaviyoun S. Int. J. Auto. Eng. 2012. P. 21–29.
39. Quan S., Kvam P.H. Qual. and Rel. Eng. Int. 2011. V. 27. N 6. P. 781–793.
Venkatraman V., Pétremand Y., de Rooij N., Shea H. Reliability characteristics of microfabricated Rb mini-lamps for optical pumping in miniature atomic clocks and mag-netometers. In reliability, packaging, testing, and characterization of MOEMS/MEMS and nanodevices XII. 2013. V. 8614. P. 27–33.
Vasil’ev A.I., Vasilyak L.M., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Kuzmenko M.E., Pecherkin V.Y. Tech. Phys. Lett. 2006. N 32. P. 42–44. DOI: 10.1134/S1063785006010147.
Vasil’ev A.I., Vasilyak L.M., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Kuzmenko M.E., Pecherkin V.Y. Surf. Engin. Appl. Electrochem. 2007. N 43. P. 49–52. DOI: 10.3103/ S1068375507010085.
Wang L., Yu Y., Dong J., Zhang Y., Liu S., Li C. Mathe-matical Problems in Engineering. V. 2022. 6 P. DOI: 10.1155/2022/ 1324593.
Turner R., Baird K. M., Taylor M. J., Van Der Hoeven C. J. Rev. Sci. Instrum. 1964. V. 35. N 8. P. 996–1001. DOI: 10.1063/1.1718973.
Bubnov A.G., Grinevich V.I., Aleksandorva S.N., Kostrov V.V. Him. Vys. Energ. 1997. V. 31. № 4. P. 264–267 (in Russian).
Gushchin A.A., Grinevich V.I., Kozlov A.A., Izvekova T.V., Kvitkova E. Yu., Rybkin V.V. Himiya vysokih energij. 2020. V. 54. N 1. Р. 73–77 (in Russian).
Kayryak S.V., Grinevich V.I., Kostrov V.V. ChemChem-Tech. [Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Teknol.]. 2000. V. 43. N 6. P. 68–72 (in Russian).
Kudryashov S. V., Ochered’ko A., Ryabov A. Yu., Shchyogoleva G. S. Plasma Chem. and Plasma Proc. 2011. V. 31. P. 649–661. DOI: 10.1007/s11090-011-9318-z.
Kudryashov S.V., Ryabov A.Yu., Shchyogoleva G.S. J. Phys. D. Appl. Phys. 2016. V. 49. Art. 025205. DOI: 10.1088/ 0022-3727/49/2/025205.
Holzer F. Chem. Engin. J. 2018. V. 334. P. 1988–1995.
Zhang H. Chem. Engin. J. 2014. V. 256. P. 107–118.
Bubnov A. G. Grinevich V.I., Kostrov V.V. Him. Vys. Energ. 1991. V. 25. N 4. P. 365–369 (in Russian).
Efimov A.E. Bubnov A.G. Russ. J. Appl. Ecol. 2022. N 3. P. 43–49 (in Russian). DOI: 10.24852/2411-7374.2022.3.44.50.
Massines F., N. Gherardi N., Fornelli A., Martin S. Surf. Coat. Tech. 2005. V. 200. N 5–6. P. 1855–1861. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.08.010.
Sonnenfeld, A., Tun, T.M., Zajíčková, L. Kozlov K.V., Wagner H.E., Behnke J.F., Hippler R. Plasmas and Poly-mers. 2001. V. 6. P. 237–266. DOI: 10.1023/A:1014414016164.
De Geyter N., Morent R., S. Van Vlierberghe S., Dubruel P., Leys C., Gengembre L., Schacht E., Payen E. Progr. Org. Coat. 2009. V. 64. N 2–3. P. 230–237. DOI: 10.1016/ j.porgcoat.2008.07.029.
Morent R., De Geyter N., Van Vlierberghe S., Beaurain A., Dubruel P., Payen E. Progr. Org. Coat. 2011. V. 70. N 4. P. 336–341. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2010.09.031.
Van Deynse A., Leys C., Morent R., De Geyter N. Plasma Chem. Plasma Process. 2019. V. 39. P. 1317–1342. DOI: 10.1007/s11090-019-10007-8.
Bitar R., Cools P., De Geyter N., Morent R. Appl. Surf. Sci. 2018. V. 448. P. 168–185.
Heyse P., Dams R., Paulussen S., Houthoofd K., Janssen K., Jacobs P.A., Sels B.F. Plasma Process Polym. 2007. V 4. N 2. P. 145–157.
