本文關(guān)鍵詞：電力用油劣化狀態(tài)在線監(jiān)測的核磁共振方法及傳感器設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 便攜式核磁共振 磁場均勻度 變壓器油 磷酸酯抗燃油 劣化評估

【摘要】：電力用油作為電力系統(tǒng)中重要的絕緣、潤滑、散熱材料,在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國電壓等級的不斷提高,充油設(shè)備的不斷增加,油品的劣化問題將導(dǎo)致一系列設(shè)備故障影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,因此對于油品劣化及油內(nèi)故障的及時監(jiān)測顯得至關(guān)重要。現(xiàn)有的在線監(jiān)測方法或不夠準(zhǔn)確,或不夠經(jīng)濟或體積龐大檢測過程繁雜。本文提出使用低場核磁共振技術(shù)來實現(xiàn)對電力用油劣化狀態(tài)的在線監(jiān)測,并以此為目標(biāo)展開了對于電力用油劣化狀態(tài)檢測的初步探索。本文的主要工作如下:(1)核磁共振(NMR)檢測傳感器設(shè)計。NMR傳感器的設(shè)計包括磁體的設(shè)計及線圈的設(shè)計兩方面。磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要通過使用ansoft Maxwell仿真軟件對給定的目標(biāo)區(qū)域進行優(yōu)化,采用無源勻場的方式來提高目標(biāo)區(qū)域均勻度。最終獲得了一個由兩塊條形磁體、勻場鐵磁極靴及鐵磁底座等構(gòu)成的V型磁體結(jié)構(gòu)。在10mm×10mm的目標(biāo)平面內(nèi)有最優(yōu)的均勻度約為364ppm,中心點處磁場大小為390mT�？v向上,在距離磁體平面上方13mm-18mm的區(qū)域內(nèi)該磁體能產(chǎn)生15.4T/m的恒定梯度場,可用于自擴散系數(shù)的檢測。根據(jù)應(yīng)用的需要,射頻線圈采用螺線管線圈。一方面螺線管線圈具有較優(yōu)的信噪比,另一方面其形狀有利于引入管道。通過對射頻磁場的仿真計算,最終獲得了較優(yōu)的螺線管線圈結(jié)構(gòu)。(2)電力用油劣化狀態(tài)NMR檢測實驗。本研究用設(shè)計的低場便攜式傳感器進行了磷酸酯抗燃油及變壓器油劣化分析。首先檢測了5種不同運行年限的磷酸酯抗燃油樣品,并通過對檢測信號進行一維反拉普拉斯變換獲得其核磁共振特征量:等效平均橫向弛豫時間T_(2mean)。結(jié)果表明樣品劣化程度越深,T_(2mean)越短。為了進一步證實實驗的可靠性,對磷酸酯抗燃油樣品的酸值進行測量,發(fā)現(xiàn)其符合磷酸酯油的劣化規(guī)律。其次檢測了兩種不同運行年限的變壓器油樣品,通過一維反拉普拉斯變換發(fā)現(xiàn),變壓器油劣化程度越深其等效平均橫向弛豫時間T_(2mean)越短。由于變壓器油樣品較少,為了進一步分析其劣化狀況,用高精度的譜儀檢測其化學(xué)位移信息,發(fā)現(xiàn)在油品劣化的過程中整體的鏈長變短。最后,用該NMR傳感器研究液體自擴散現(xiàn)象,檢測了兩種不同粘度油樣的自擴散系數(shù),結(jié)果表明該磁共振傳感器可以分辨出不同粘度的液體,但檢測精度有限,不能區(qū)分較小的粘度變化。本文對低場核磁共振方法檢測電力用油的劣化狀態(tài)及其傳感器的設(shè)計等方面開展了一系列的工作,為電力用油劣化狀態(tài)的在線監(jiān)測提供了一種經(jīng)濟的、設(shè)備體積小的、檢測過程簡單的、可量化評估的新方法。
【關(guān)鍵詞】：便攜式核磁共振 磁場均勻度 變壓器油 磷酸酯抗燃油 劣化評估
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM507;TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 問題的提出及研究意義8-10
• 1.2 電力用油在線監(jiān)測研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 油中氣體在線監(jiān)測方法10-12
• 1.2.2 油液在線監(jiān)測方法12-13
• 1.3 便攜式核磁共振磁體結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3.1 部分開放型磁共振傳感器14-16
• 1.3.2 半開放型（180°）磁共振傳感器16-19
• 1.3.3 全開放（360°）開放型磁共振傳感器19-20
• 1.4 本文主要工作20-22
• 2 核磁共振原理22-32
• 2.1 核磁共振基本原理22-25
• 2.1.1 核磁共振現(xiàn)象22-24
• 2.1.2 磁場非均勻性對核磁共振信號的影響24-25
• 2.2 核磁共振信號的檢測25-28
• 2.2.1 自由感應(yīng)衰減信號（FID）25-26
• 2.2.2 自旋回波信號26
• 2.2.3 橫向弛豫時間的檢測及CPMG脈沖序列26-27
• 2.2.4 縱向弛豫時間檢測及T1-IR-Add序列27-28
• 2.3 實際測量問題28-30
• 2.3.1 磁場的不均勻性28-29
• 2.3.2 射頻磁場的不均勻29
• 2.3.3 梯度對流體橫向弛豫時間的測量29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 核磁共振監(jiān)測系統(tǒng)搭建及傳感器設(shè)計32-54
• 3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)的搭建32
• 3.2 便攜式傳感器磁體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及實現(xiàn)32-40
• 3.2.1 主磁體塊的設(shè)計34-35
• 3.2.2 勻場極靴設(shè)計35-40
• 3.3 便攜式傳感器射頻線圈的設(shè)計及實現(xiàn)40-51
• 3.3.1 螺線管線圈射頻磁場B_1計算41-44
• 3.3.2 螺線管線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計44-51
• 3.4 匹配調(diào)諧電路51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 4 核磁共振實驗及分析54-72
• 4.1 測試系統(tǒng)54-55
• 4.2 磷酸酯抗燃油油劣化檢測55-61
• 4.2.1 工程應(yīng)用背景及測量機理55-56
• 4.2.2 實驗樣品56
• 4.2.3 實驗細(xì)節(jié)56-59
• 4.2.4 酸值測量59-60
• 4.2.5 實驗結(jié)果討論60-61
• 4.3 變壓器油劣化檢測61-65
• 4.3.1 工程應(yīng)用背景及測量機理61-62
• 4.3.2 實驗樣品62
• 4.3.3 實驗細(xì)節(jié)62-64
• 4.3.4 實驗結(jié)論64-65
• 4.4 NMR方法的自擴散系數(shù)檢測65-71
• 4.4.1 自擴散系數(shù)D測量原理及公式推導(dǎo)65-67
• 4.4.2 測量自擴散系數(shù)的脈沖序列67-69
• 4.4.3 基于本磁體的油樣自擴散系數(shù)檢測69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 5 總結(jié)與展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-82
• 附錄82
• A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐征;程江艷;吳嘉敏;何為;;用于復(fù)合絕緣子傘裙老化無損檢測的單邊核磁共振方法[J];中國電機工程學(xué)報;2014年36期

2 梁永亮;李可軍;趙建國;牛林;任敬國;;變壓器油色譜在線監(jiān)測周期動態(tài)調(diào)整策略研究[J];中國電機工程學(xué)報;2014年09期

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7 云玉新;陳偉根;孫才新;潘，

本文編號：817793