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

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【摘要】：電力用油作為電力系統(tǒng)中重要的絕緣、潤(rùn)滑、散熱材料,在電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)電壓等級(jí)的不斷提高,充油設(shè)備的不斷增加,油品的劣化問(wèn)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(yùn)行,因此對(duì)于油品劣化及油內(nèi)故障的及時(shí)監(jiān)測(cè)顯得至關(guān)重要。現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)方法或不夠準(zhǔn)確,或不夠經(jīng)濟(jì)或體積龐大檢測(cè)過(guò)程繁雜。本文提出使用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力用油劣化狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè),并以此為目標(biāo)展開(kāi)了對(duì)于電力用油劣化狀態(tài)檢測(cè)的初步探索。本文的主要工作如下:(1)核磁共振(NMR)檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)。NMR傳感器的設(shè)計(jì)包括磁體的設(shè)計(jì)及線圈的設(shè)計(jì)兩方面。磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要通過(guò)使用ansoft Maxwell仿真軟件對(duì)給定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化,采用無(wú)源勻場(chǎng)的方式來(lái)提高目標(biāo)區(qū)域均勻度。最終獲得了一個(gè)由兩塊條形磁體、勻場(chǎng)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(diǎn)處磁場(chǎng)大小為390mT。縱向上,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(chǎng),可用于自擴(kuò)散系數(shù)的檢測(cè)。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(guò)對(duì)射頻磁場(chǎng)的仿真計(jì)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(cè)實(shí)驗(yàn)。本研究用設(shè)計(jì)的低場(chǎng)便攜式傳感器進(jìn)行了磷酸酯抗燃油及變壓器油劣化分析。首先檢測(cè)了5種不同運(yùn)行年限的磷酸酯抗燃油樣品,并通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)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(shí)間T_(2mean)。結(jié)果表明樣品劣化程度越深,T_(2mean)越短。為了進(jìn)一步證實(shí)實(shí)驗(yàn)的可靠性,對(duì)磷酸酯抗燃油樣品的酸值進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)其符合磷酸酯油的劣化規(guī)律。其次檢測(cè)了兩種不同運(yùn)行年限的變壓器油樣品,通過(guò)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(shí)間T_(2mean)越短。由于變壓器油樣品較少,為了進(jìn)一步分析其劣化狀況,用高精度的譜儀檢測(cè)其化學(xué)位移信息,發(fā)現(xiàn)在油品劣化的過(guò)程中整體的鏈長(zhǎng)變短。最后,用該NMR傳感器研究液體自擴(kuò)散現(xiàn)象,檢測(cè)了兩種不同粘度油樣的自擴(kuò)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(cè)精度有限,不能區(qū)分較小的粘度變化。本文對(duì)低場(chǎng)核磁共振方法檢測(cè)電力用油的劣化狀態(tài)及其傳感器的設(shè)計(jì)等方面開(kāi)展了一系列的工作,為電力用油劣化狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)提供了一種經(jīng)濟(jì)的、設(shè)備體積小的、檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單的、可量化評(píng)估的新方法。
【關(guān)鍵詞】：便攜式核磁共振 磁場(chǎng)均勻度 變壓器油 磷酸酯抗燃油 劣化評(píng)估
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM507;TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 問(wèn)題的提出及研究意義8-10
• 1.2 電力用油在線監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 油中氣體在線監(jiān)測(cè)方法10-12
• 1.2.2 油液在線監(jiān)測(cè)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(kāi)放型磁共振傳感器14-16
• 1.3.2 半開(kāi)放型（180°）磁共振傳感器16-19
• 1.3.3 全開(kāi)放（360°）開(kāi)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(chǎng)非均勻性對(duì)核磁共振信號(hào)的影響24-25
• 2.2 核磁共振信號(hào)的檢測(cè)25-28
• 2.2.1 自由感應(yīng)衰減信號(hào)（FID）25-26
• 2.2.2 自旋回波信號(hào)26
• 2.2.3 橫向弛豫時(shí)間的檢測(cè)及CPMG脈沖序列26-27
• 2.2.4 縱向弛豫時(shí)間檢測(cè)及T1-IR-Add序列27-28
• 2.3 實(shí)際測(cè)量問(wèn)題28-30
• 2.3.1 磁場(chǎng)的不均勻性28-29
• 2.3.2 射頻磁場(chǎng)的不均勻29
• 2.3.3 梯度對(duì)流體橫向弛豫時(shí)間的測(cè)量29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 核磁共振監(jiān)測(cè)系統(tǒng)搭建及傳感器設(shè)計(jì)32-54
• 3.1 在線監(jiān)測(cè)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(jì)及實(shí)現(xiàn)32-40
• 3.2.1 主磁體塊的設(shè)計(jì)34-35
• 3.2.2 勻場(chǎng)極靴設(shè)計(jì)35-40
• 3.3 便攜式傳感器射頻線圈的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)40-51
• 3.3.1 螺線管線圈射頻磁場(chǎng)B_1計(jì)算41-44
• 3.3.2 螺線管線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)及分析54-72
• 4.1 測(cè)試系統(tǒng)54-55
• 4.2 磷酸酯抗燃油油劣化檢測(cè)55-61
• 4.2.1 工程應(yīng)用背景及測(cè)量機(jī)理55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品56
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)56-59
• 4.2.4 酸值測(cè)量59-60
• 4.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論60-61
• 4.3 變壓器油劣化檢測(cè)61-65
• 4.3.1 工程應(yīng)用背景及測(cè)量機(jī)理61-62
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)樣品62
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)62-64
• 4.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論64-65
• 4.4 NMR方法的自擴(kuò)散系數(shù)檢測(cè)65-71
• 4.4.1 自擴(kuò)散系數(shù)D測(cè)量原理及公式推導(dǎo)65-67
• 4.4.2 測(cè)量自擴(kuò)散系數(shù)的脈沖序列67-69
• 4.4.3 基于本磁體的油樣自擴(kuò)散系數(shù)檢測(cè)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(xiàn)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(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(wú)損檢測(cè)的單邊核磁共振方法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年36期

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

3 馮偉;陳閩杰;賀石中;;油液在線監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)[J];潤(rùn)滑與密封;2012年01期

4 卞利;李新星;左洪福;;靜電傳感器在油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];潤(rùn)滑與密封;2010年03期

5 趙笑笑;云玉新;陳偉根;;變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)述[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2009年23期

6 李紹成;左洪福;張艷彬;;油液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的磨粒識(shí)別[J];光學(xué)精密工程;2009年03期

7 云玉新;陳偉根;孫才新;潘，

本文編號(hào)：817793