含颗粒污染物变压器油理化性能的实验研究

发布时间：2016-08-23 07:13

第1章 绪  论

近年来，国内外学界对油液中颗粒污染物的检测方法有原子光谱、铁谱技术、颗粒计数技术、自动磨粒技术以及红外光谱技术等[4]，原子发射光谱技术具有重复性好、准确度高、用油量少、快速等优点，但不能检测颗粒粒径较大的磨损金属颗粒，也无法判别出磨损金属的类型。而铁谱技术则弥补了这一缺陷。铁谱技术在油液检测中可以获取大量的在用油中的颗粒信息，其中最重要的是磨粒形态方面的信息，但铁谱检测技术存在试验烦琐以及制片麻烦等缺点，而且谱片的识别与读取、最终的试验结果与实验操作者的制片技术及实际经验均有较大的关系。为了弥补铁谱技术的不足，可采用油液自动磨粒激光分析仪（LNF Laser Net Fines）进行磨损粒分析，该仪器具有检测速度快、自动识别等特点，并且对油液在实验过程中磨损颗粒的属性、粒径大小以及颗粒形貌的变化趋势能够作出判断，但也存在不能识别出磨粒类型的缺点。利用红外光谱技术可以获知润滑油中的水分、积碳、硫化物、氧化物以及各种添加剂的变化。与一些相应的传统理化分析手段相比具有分析速度快、精度高等优势。

.......

第2章 颗粒污染物对油液理化性能影响的实验研究

2.1 实验测试指标及实验仪器

本章阐述了相关的实验材料、仪器和实验方法，开展颗粒物对变压器油关键理化性能指标的影响实验。首先，采用国标 ISO4406 作为油液污染度等级标准配制24 组不同污染度等级的含铜、铁及二氧化硅单种颗粒物油样；其次根据均匀设计法，配制 24 组不同污染度等级的含铜、铁及二氧化硅三种颗粒的混合颗粒物油样，并采用激光粒度分析仪对单种颗粒物油样以及混合油样中的颗粒粒度分布进行了测试；然后对 24 组混合颗粒物油样进行多项关键理化性能指标测试，并对实验数据进行初步分析，对油液的理化性能指标随油液中颗粒物含量变化的规律进行分析，获取颗粒污染物对变压器油的各个关键理化性能的影响规律，为采取有效地控制措施奠定前期基础。 

2.2 实验材料及油样的制备

利用玻璃砂芯过滤装置中添加一张中速滤纸并将过滤装置密封好，向容器杯中加入 15g 铁粉，并加入 100mL 的实验初始油样不断搅拌使铁粉与油液充分混合，同时打开真空泵进行抽滤，过滤的过程中需要不停地搅拌以避免形成铁而影响过滤效果。将过滤得到的油液经 HIAC8012 油品污染度测试仪器进行检测，此时获得油样为污染度22/17(ISO4406)的油样；按一定的体积比例向污染度等级为 22/17 的含铁油样中加入实验初始油样，混合后经过 8 小时（温度30-60℃）超声波振荡器振荡均匀，采用油品污染度测试仪器进行检测，得到14/11到 21/16 梯度污染度等级的含铁颗粒油样（共 24 组）分别盛入 500mL 锥形瓶中，待用。

第 3 章  颗粒污染物对变压器油电气性能影响的分析 .................. 27 

3.1  变压器油击穿电压 SVM 模型的建立与影响分析 ........... 27 
3.2  变压器油介质损耗因数 SVM 模型的建立与影响分析 ........................... 31 
3.3  小结............ 35 
第 4 章  颗粒污染物对变压器油流动性能影响的分析 ............. 36 
4.1  变压器油运动粘度 SVM 模型的建立与影响分析 ....... 36 
4.2  变压器油表面张力 T-S 模糊模型的建立与影响分析 ......... 40 
4.3  变压器油倾点 SVM 模型的建立与影响分析 ............ 44 
4.4  变压器油凝点 SVM 模型的建立与影响分析 ............. 47 
4.5  小结 .............. 50 
第 5 章  颗粒污染物对变压器油氧化安定性影响的分析 ............... 52
5.1  颗粒物与油样氧化安定性 PLS 模型的构建 ....................... 52 
5.2  颗粒物粒径对油液氧化安定性的影响分析 . 54 
5.3  小结 ......... 56

第5章 颗粒污染物对变压器油氧化安定性影响的分析

5.1 颗粒物与油样氧化安定性 PLS 模型的构建

为深入分析不同粒径、不同含量的颗粒物对变压器油氧化安定性能的影响规律，采用偏最小二乘法（PLS）建立不同粒径、不同含量的颗粒物与变压器油氧化安定性之间的数学模型。 在 24 组混合油样中随机选取 19 组油样作为模型训练集，建立油中不同粒径、不同含量的 Cu、Fe、SiO2颗粒污染物与油样氧化安定性之间的 PLS 模型；以油样的不同粒径、不同含量的颗粒污染度作为模型的输入变量，对应油样的氧化安定性值作为模型的输出变量。将剩余的 5 组油样作为模型的验证集样本，利用建立的 PLS 模型对验证集样本氧化安定性值进行预测，以决定系数（R2）和预测均方根误差（RMSE）作为模型的预测结果评价指标，决定系数越高和预测均方根误差越小，说明建立的模型预测精度越高。

5.2 颗粒物粒径对油液氧化安定性的影响分析
图 5.2（a）所示为 15μm、25μm 和 50μm  Cu、Fe、SiO2颗粒含量为油样的最小值时，油液中 5μm Cu、Fe、SiO2混合颗粒数量变化对油液氧化安定性的影响情况，从图中可以看出，随着 Cu、Fe、SiO2颗粒数量的增加，油液热氧化后酸值整体呈上升趋势，变化幅度为 0.0062 mgKOH/g，氧化安定性降低。颗粒数由 292 增加到 5000 时，油样热氧化后酸值增加幅度很小，仅为 0.001mgKOH/g,当颗粒数由5000 增加到 10300 时，油样热氧化后酸值达到最大值 0.016 mgKOH/g；当 Cu、Fe、SiO2颗粒数量继续增加至 14500 时，油样热氧化后酸值呈下降趋势，下降幅度为0.0032  mgKOH/g。这是因为随着油液颗粒物的增加，油液老化过程中产生的酸性物质与金属颗粒物反应生成的金属盐加速了油液的老化，使其酸值增大。

第6章 总结与展望 

变压器油在运行过程中极易混入颗粒、水分等污染物，使其理化性能产生变化，影响设备的安全运行，甚至造成重大事故。配制了 14/11-21/17 污染度等级的含 Cu、Fe、SiO2单种颗粒物的变压器油油样 24 组，测试了 24 组混合油样的关键性能指标，进行了油中不同含量、不同粒径的颗粒物与油样关键理化性能指标间的数学建模研究，分析了颗粒物对油液理化性能的影响规律。对保证变压器的可靠运行以及延长油液的使用寿命具有极其重要意义。具体结论如下： （1）对配制的 24 组 Cu、Fe、SiO2单种颗粒物油样进行粒度分布测试，，Cu颗粒的粒度分布主要集中在 5-15μm 区间内，累积含量为 62.14%；铁颗粒的粒度分布较均匀分散，在 5-15μm、25-50μm 区间内粒度分布相对较多，分别为 22.57%、24.53%；SiO2颗粒的粒度分布主要集中在 2-5μm 区间，累积含量为 36.59%；对混合油样进行粒度分布测试，颗粒的粒度分布主要集中在 5-15μm，累积含量为89.57%。

.......

参考文献（略）

本文编号：100748