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(jì).pdf

1、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(gè)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(yùn)行，因此對于油品劣化及油內(nèi)故障的及時(shí)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(jì)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(shí)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

2、文的主要工作如下：
　?、俸舜殴舱瘢∟MR）檢測傳感器設(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)主要通過使用ansoft Maxwell仿真軟件對給定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)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(gè)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(diǎn)處磁場大小為390mT。縱向上，在距離磁體平面上方1

3、3mm-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(kuò)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(jì)算，最終獲得了較優(yōu)的螺線管線圈結(jié)構(gòu)。
　?、陔娏τ糜土踊癄顟B(tài)NMR檢測實(shí)驗(yàn)。本研究用設(shè)計(jì)的低場便攜式傳感器進(jìn)行了磷酸酯抗燃油及變壓器油劣化分析。首先檢測了5種不同運(yùn)行年限的磷酸酯抗燃油樣品，并通過對檢測信號進(jìn)行一維反拉普

4、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T2mean。結(jié)果表明樣品劣化程度越深，T2mean越短。為了進(jìn)一步證實(shí)實(shí)驗(yàn)的可靠性，對磷酸酯抗燃油樣品的酸值進(jìn)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(yùn)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(shí)間T2mean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其化學(xué)位移信息，發(fā)現(xiàn)在油品劣化的過程中整體的