一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估系统及方法，方法包括：利用测量系统测量变压器油的温度、压力和流量；利用油液颗粒度检测仪检测潜油泵进出口油液中固体颗粒的成分和粒度；根据所述温度、压力和流量以及潜油泵进出口的油液中的成分、密度和粒径分布确定边界条件；选择合适的冲蚀模型进行潜油泵受冲蚀的主要区域和整体冲蚀速率的数值模拟；计算潜油泵受颗粒冲蚀产生的体积随时间的积累量；对之后一段特定时间后潜油泵进出口的颗粒浓度和粒径分布进行检测，与冲蚀模型的仿真结果进行对比较准；通过对比较准之后的仿真模型对潜油泵的损伤部位和损伤程度进行预测，并对潜油泵何时达到阈值进行预警。并对潜油泵何时达到阈值进行预警。并对潜油泵何时达到阈值进行预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种基于颗粒冲蚀的损伤评估方法，具体涉及一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对于电力的需求越来越大，电力的传输和合理分配显得尤为重要。变电站是电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。随着我国技术的进步，变电站中变压器的电压等级也越来越高。目前变电站中的变压器因电压等级升高，阀侧绕组、出线结构和套管的内绝缘问题是需要解决的主要难题之一。除了绝缘问题，散热问题也是需要重点关注的。变压器在运行过程中会因为铜损、铁损的存在而发热，这种温升会直接影响到变压器绝缘材料的寿命、机械强度、负荷能力及使用年限。为了降低温升，提高功率，保证变压器安全经济地运行，变压器必须进行冷却。因此变压器的冷却系统的稳定性是需要我们进行集中关注的，作为变压器冷却系统中的驱动部件，潜油泵的性能对变压器的强制冷却起着至关重要的作用。
[0003]现有技术中申请号为CN200910243707.4的专利技术专利，公开了一种用于变压器冷却系统的控制方法，具体步骤包括：1)运行变压器冷却系统工作组的潜油泵；2)根据变压器的油温，确定投入风扇的台数。这种变压器冷却系统的控制方法及装置能够适应不同季节的环境温度，有效调节变压器温度，降低冷却风扇电机能耗，实现节能降耗与冷却系统的最佳运行。
[0004]但是现有技术的关注点集中在潜油泵流量与变压器散热量的匹配度上，对于潜油泵在长期高负荷运行情况下，因自身缺陷而导致的叶片与油道受固体颗粒冲刷容易发生表面剥蚀、剥脱的颗粒可能流入变压器内部，造成其他关键部件的磨损甚至其中的金属颗粒达到一定限值还可能导致变压器短路，威胁变压器安全运行等问题没有充分考虑，且定期将潜油泵拆卸下来进行损伤检测显然是不现实的。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何在不拆卸潜油泵的前提下实现对潜油泵损伤程度的评估。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0007]本专利技术实施例提供了一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，所述方法包括下述步骤：
[0008]步骤S1，将存储的变压器油液泵入变压器管路回路中；
[0009]步骤S2，对所述变压器管路回路中油液的温度、流量以及潜油泵进出口的压力进行检测，并对变压器管路回路中油液所含固体颗粒的成分和粒度进行检测，确定变压器管路回路中油液的固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布；
[0010]步骤S3，基于所述变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和
所述固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布，选择合适的冲蚀模型，并在冲蚀模型的油液中设置与所述固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布相同的固体颗粒；
[0011]步骤S4，通过数值模拟的方法得到潜油泵受到冲蚀的主要区域以及整体的冲蚀速率；
[0012]步骤S5，基于所述受到冲蚀的主要区域以及整体的冲蚀速率，计算得到受冲蚀产生的颗粒的体积随时间的积累量，所述冲蚀模型中颗粒的体积随时间的积累量的仿真结果，与变压器管路回路中潜油泵进出口的油液颗粒度进行对比校准，判断对比误差是否在可接受范围内，如果所述对比误差超过可接受的范围，则重新选择合适的冲蚀模型，以获得更加准确的模拟效果，如果所述对比误差在可接受范围内，则调整优化冲蚀模型的参数，得到校准后的冲蚀模型。
[0013]步骤S6，基于所述校准后的冲蚀模型，对所述潜油泵的损伤部位以及损伤程度进行预测，并对所述潜油泵何时达到损伤阈值进行预警；所述的对潜油泵的损伤达到阈值进行预警，是依据工程经验得到潜油泵各个部位的损伤阈值；通过仿真得到的冲蚀速率可以计算出潜油泵各部位的损伤程度随时间的变化，当潜油泵的某一部位达到阈值时就判定整个潜油泵损伤程度达到阈值，并得出该过程所经历的时间，所述的潜油达到损伤阈值的预警依据仿真得到的时间和实际情况进行适当的提前，提醒工作人员及时更换潜油泵，避免造成不必要的损失。
[0014]应用所述方法的优点在于：根据测量得到的变压器管路回路中油液的流量、温度、潜油泵进出口的压力、油液中固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布，选择合适的冲蚀模型对潜油泵内部的冲蚀情况进行数值模拟，可以在不拆卸潜油泵的前提下，对潜油泵内部的损伤部位和损伤程度进行准确的预测，并对潜油泵何时达到损伤阈值进行有效的预警，以便及时提醒工作人员更换潜油泵，保证变压器的稳定运行，避免造成不必要的损失。
[0015]作为进一步优化的技术方案，所述步骤S3中所述变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和所述固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布是作为选择冲蚀模型的边界条件的参考。
[0016]作为进一步优化的技术方案，所述步骤S2在变压器管路回路中的潜油泵入口和出口处附近分别设置了油液检测点，以便获得潜油泵进出口处的颗粒度，确定潜油泵进出口处油液中固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布。
[0017]作为进一步优化的技术方案，所述步骤S2中变压器管路回路中的潜油泵入口和出口处的油液检测点在一段特定时间间隔后测量所述潜油泵入口和出口处的油液成分和粒度。
[0018]作为进一步优化的技术方案，所述潜油泵入口和出口处的油液成分和粒度确定潜油泵进出口处一段特定时间间隔后的成分、密度、浓度以及粒径分布，与所述步骤S3中冲蚀模型的仿真结果进行对比。
[0019]作为进一步优化的技术方案，所述步骤S4的数值模拟过程中，变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和所述固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布等数据都实时写入仿真平台中，与冲蚀模型中的仿真数据进行信息交互；所述数值模拟的方法适用于不同壁面条件和不同成分的颗粒分析，使用的冲蚀模型根据实际情况进行调整。
[0020]本专利技术实施例还提供了一种采用上述基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法的系统，所述系统包括：
[0021]供油系统，用于将变压器油供给到管路回路中；
[0022]可选的，所述供油系统包括油箱、阀门和供油控制模块；
[0023]所述油箱用于存储变压器油；
[0024]所述阀门连接油箱与供油控制模块；
[0025]所述供油控制模块用于控制油箱中油液的进出和回路中油液的循环。
[0026]测量系统，用于测量变压器管路回路中油液的温度、流量以及潜油泵进出口的压力；
[0027]可选的，所述测量系统包括流量计、压力计、热电偶、潜油泵、流量调节阀、定目筛网和散热器。
[0028]所述流量计用于测量管道内变压器油的流量；
[0029]所述压力计用于测量潜油泵入口和出口处的压力；
[0030]所述热电偶用于测量回路中油液的温度；
[0031]所述流量调节阀用于控制管路中变压器油的流量；
[0032]所述定目筛网用于过滤油液中的较大异物；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于，所述方法包括：将存储的变压器油液泵入变压器管路回路中；对所述变压器管路回路中油液的温度、流量以及潜油泵进出口的压力进行检测，并对变压器管路回路中油液所含固体颗粒进行成分和粒度进行检测，确定变压器管路回路中油液的固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布；基于所述变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和所述固体颗粒的成分、密度以及粒径分布，选择合适的冲蚀模型，并在冲蚀模型的油液中设置与所述固体颗粒的成分、密度、浓度以及粒径分布相同的固体颗粒；通过数值模拟的方法得到潜油泵受到冲蚀的主要区域以及整体的冲蚀速率；基于所述受到冲蚀的主要区域以及整体的冲蚀速率，计算得到受冲蚀产生的颗粒的体积随时间的积累量，所述冲蚀模型中颗粒的体积随时间的积累量的仿真结果，与变压器管路回路中潜油泵进出口的油液颗粒度进行对比校准，判断对比误差是否在可接受范围内，如果所述对比误差超过可接受的范围，则重新选择合适的冲蚀模型，以获得更加准确的模拟效果，如果所述对比误差在可接受范围内，则调整优化冲蚀模型的参数，得到校准后的冲蚀模型；基于所述校准后的冲蚀模型，对所述潜油泵的损伤部位以及损伤程度进行预测，并对潜油泵何时达到损伤阈值进行预警。2.根据权利要求1所述的一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于：所述变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和所述固体颗粒的成分、密度、浓度和粒径分布是作为仿真模拟中边界条件的参考。3.根据权利要求1所述的一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于：变压器管路回路中的潜油泵入口和出口出处附近分别设置了油液检测点。4.根据权利要求3所述的一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于：所述变压器管路回路中的潜油泵入口和出口处的油液检测点在一段特定时间间隔后测量所述潜油泵入口和出口处的油液成分和粒度。5.根据权利要求4所述的一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于：所述潜油泵入口和出口处的油液成分和粒度确定潜油泵进出口处一段特定时间间隔后的成分、密度、浓度以及粒径分布。6.根据权利要求1所述的一种基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法，其特征在于：所述的变压器管路回路中油液的温度、流量、潜油泵进出口的压力，和所述固体颗粒的成分、密度以及粒径分布等数据都实时进入仿真平台中，与冲蚀模型中的仿真数据进行信息交互。7.一种采用权利要求1
‑
6任一项所述基于颗粒分析的潜油泵损伤程度评估方法的系统，其特征在于，所述系统包括：供油系统，用于将存储在油箱(1)中的变压器油液通过阀门(2)和供油控制模块泵入变压器管路回路中；测量系统，用于利用流量计(6)、压力计(7)、压力计(9)、热电偶(10)对变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子恩，范明豪，苏文，黄钰期，赵跃，祁炯，陈海鹏，马凤翔，
申请(专利权)人：国家电网有限公司浙江大学，
类型：发明
国别省市：