第1章 緒  論

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)界對(duì)油液中顆粒污染物的檢測(cè)方法有原子光譜、鐵譜技術(shù)、顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)、自動(dòng)磨粒技術(shù)以及紅外光譜技術(shù)等[4]，原子發(fā)射光譜技術(shù)具有重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高、用油量少、快速等優(yōu)點(diǎn)，但不能檢測(cè)顆粒粒徑較大的磨損金屬顆粒，也無法判別出磨損金屬的類型。而鐵譜技術(shù)則彌補(bǔ)了這一缺陷。鐵譜技術(shù)在油液檢測(cè)中可以獲取大量的在用油中的顆粒信息，其中最重要的是磨粒形態(tài)方面的信息，但鐵譜檢測(cè)技術(shù)存在試驗(yàn)煩瑣以及制片麻煩等缺點(diǎn)，而且譜片的識(shí)別與讀取、最終的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)操作者的制片技術(shù)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)均有較大的關(guān)系。為了彌補(bǔ)鐵譜技術(shù)的不足，可采用油液自動(dòng)磨粒激光分析儀（LNF Laser Net Fines）進(jìn)行磨損粒分析，該儀器具有檢測(cè)速度快、自動(dòng)識(shí)別等特點(diǎn)，并且對(duì)油液在實(shí)驗(yàn)過程中磨損顆粒的屬性、粒徑大小以及顆粒形貌的變化趨勢(shì)能夠作出判斷，但也存在不能識(shí)別出磨粒類型的缺點(diǎn)。利用紅外光譜技術(shù)可以獲知潤(rùn)滑油中的水分、積碳、硫化物、氧化物以及各種添加劑的變化。與一些相應(yīng)的傳統(tǒng)理化分析手段相比具有分析速度快、精度高等優(yōu)勢(shì)。

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第2章 顆粒污染物對(duì)油液理化性能影響的實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)儀器

本章闡述了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料、儀器和實(shí)驗(yàn)方法，開展顆粒物對(duì)變壓器油關(guān)鍵理化性能指標(biāo)的影響實(shí)驗(yàn)。首先，采用國(guó)標(biāo) ISO4406 作為油液污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)配制24 組不同污染度等級(jí)的含銅、鐵及二氧化硅單種顆粒物油樣；其次根據(jù)均勻設(shè)計(jì)法，配制 24 組不同污染度等級(jí)的含銅、鐵及二氧化硅三種顆粒的混合顆粒物油樣，并采用激光粒度分析儀對(duì)單種顆粒物油樣以及混合油樣中的顆粒粒度分布進(jìn)行了測(cè)試；然后對(duì) 24 組混合顆粒物油樣進(jìn)行多項(xiàng)關(guān)鍵理化性能指標(biāo)測(cè)試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，對(duì)油液的理化性能指標(biāo)隨油液中顆粒物含量變化的規(guī)律進(jìn)行分析，獲取顆粒污染物對(duì)變壓器油的各個(gè)關(guān)鍵理化性能的影響規(guī)律，為采取有效地控制措施奠定前期基礎(chǔ)。 

2.2 實(shí)驗(yàn)材料及油樣的制備

利用玻璃砂芯過濾裝置中添加一張中速濾紙并將過濾裝置密封好，向容器杯中加入 15g 鐵粉，并加入 100mL 的實(shí)驗(yàn)初始油樣不斷攪拌使鐵粉與油液充分混合，同時(shí)打開真空泵進(jìn)行抽濾，過濾的過程中需要不停地?cái)嚢枰员苊庑纬设F而影響過濾效果。將過濾得到的油液經(jīng) HIAC8012 油品污染度測(cè)試儀器進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)獲得油樣為污染度22/17(ISO4406)的油樣；按一定的體積比例向污染度等級(jí)為 22/17 的含鐵油樣中加入實(shí)驗(yàn)初始油樣，混合后經(jīng)過 8 小時(shí)（溫度30-60℃）超聲波振蕩器振蕩均勻，采用油品污染度測(cè)試儀器進(jìn)行檢測(cè)，得到14/11到 21/16 梯度污染度等級(jí)的含鐵顆粒油樣（共 24 組）分別盛入 500mL 錐形瓶中，待用。

第 3 章  顆粒污染物對(duì)變壓器油電氣性能影響的分析 .................. 27 

3.1  變壓器油擊穿電壓 SVM 模型的建立與影響分析 ........... 27 
3.2  變壓器油介質(zhì)損耗因數(shù) SVM 模型的建立與影響分析 ........................... 31 
3.3  小結(jié)............ 35 
第 4 章  顆粒污染物對(duì)變壓器油流動(dòng)性能影響的分析 ............. 36 
4.1  變壓器油運(yùn)動(dòng)粘度 SVM 模型的建立與影響分析 ....... 36 
4.2  變壓器油表面張力 T-S 模糊模型的建立與影響分析 ......... 40 
4.3  變壓器油傾點(diǎn) SVM 模型的建立與影響分析 ............ 44 
4.4  變壓器油凝點(diǎn) SVM 模型的建立與影響分析 ............. 47 
4.5  小結(jié) .............. 50 
第 5 章  顆粒污染物對(duì)變壓器油氧化安定性影響的分析 ............... 52
5.1  顆粒物與油樣氧化安定性 PLS 模型的構(gòu)建 ....................... 52 
5.2  顆粒物粒徑對(duì)油液氧化安定性的影響分析 . 54 
5.3  小結(jié) ......... 56

第5章 顆粒污染物對(duì)變壓器油氧化安定性影響的分析

5.1 顆粒物與油樣氧化安定性 PLS 模型的構(gòu)建

為深入分析不同粒徑、不同含量的顆粒物對(duì)變壓器油氧化安定性能的影響規(guī)律，采用偏最小二乘法（PLS）建立不同粒徑、不同含量的顆粒物與變壓器油氧化安定性之間的數(shù)學(xué)模型。 在 24 組混合油樣中隨機(jī)選取 19 組油樣作為模型訓(xùn)練集，建立油中不同粒徑、不同含量的 Cu、Fe、SiO2顆粒污染物與油樣氧化安定性之間的 PLS 模型；以油樣的不同粒徑、不同含量的顆粒污染度作為模型的輸入變量，對(duì)應(yīng)油樣的氧化安定性值作為模型的輸出變量。將剩余的 5 組油樣作為模型的驗(yàn)證集樣本，利用建立的 PLS 模型對(duì)驗(yàn)證集樣本氧化安定性值進(jìn)行預(yù)測(cè)，以決定系數(shù)（R2）和預(yù)測(cè)均方根誤差（RMSE）作為模型的預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)，決定系數(shù)越高和預(yù)測(cè)均方根誤差越小，說明建立的模型預(yù)測(cè)精度越高。

5.2 顆粒物粒徑對(duì)油液氧化安定性的影響分析
圖 5.2（a）所示為 15μm、25μm 和 50μm  Cu、Fe、SiO2顆粒含量為油樣的最小值時(shí)，油液中 5μm Cu、Fe、SiO2混合顆粒數(shù)量變化對(duì)油液氧化安定性的影響情況，從圖中可以看出，隨著 Cu、Fe、SiO2顆粒數(shù)量的增加，油液熱氧化后酸值整體呈上升趨勢(shì)，變化幅度為 0.0062 mgKOH/g，氧化安定性降低。顆粒數(shù)由 292 增加到 5000 時(shí)，油樣熱氧化后酸值增加幅度很小，僅為 0.001mgKOH/g,當(dāng)顆粒數(shù)由5000 增加到 10300 時(shí)，油樣熱氧化后酸值達(dá)到最大值 0.016 mgKOH/g；當(dāng) Cu、Fe、SiO2顆粒數(shù)量繼續(xù)增加至 14500 時(shí)，油樣熱氧化后酸值呈下降趨勢(shì)，下降幅度為0.0032  mgKOH/g。這是因?yàn)殡S著油液顆粒物的增加，油液老化過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)與金屬顆粒物反應(yīng)生成的金屬鹽加速了油液的老化，使其酸值增大。

第6章 總結(jié)與展望 

變壓器油在運(yùn)行過程中極易混入顆粒、水分等污染物，使其理化性能產(chǎn)生變化，影響設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至造成重大事故。配制了 14/11-21/17 污染度等級(jí)的含 Cu、Fe、SiO2單種顆粒物的變壓器油油樣 24 組，測(cè)試了 24 組混合油樣的關(guān)鍵性能指標(biāo)，進(jìn)行了油中不同含量、不同粒徑的顆粒物與油樣關(guān)鍵理化性能指標(biāo)間的數(shù)學(xué)建模研究，分析了顆粒物對(duì)油液理化性能的影響規(guī)律。對(duì)保證變壓器的可靠運(yùn)行以及延長(zhǎng)油液的使用壽命具有極其重要意義。具體結(jié)論如下： （1）對(duì)配制的 24 組 Cu、Fe、SiO2單種顆粒物油樣進(jìn)行粒度分布測(cè)試，，Cu顆粒的粒度分布主要集中在 5-15μm 區(qū)間內(nèi)，累積含量為 62.14%；鐵顆粒的粒度分布較均勻分散，在 5-15μm、25-50μm 區(qū)間內(nèi)粒度分布相對(duì)較多，分別為 22.57%、24.53%；SiO2顆粒的粒度分布主要集中在 2-5μm 區(qū)間，累積含量為 36.59%；對(duì)混合油樣進(jìn)行粒度分布測(cè)試，顆粒的粒度分布主要集中在 5-15μm，累積含量為89.57%。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：100748