局部制冷设备（精选八篇）
局部制冷设备 篇1
随着矿井开采深度的增加, 岩石温度升高, 开采与掘进工作面环境的热害日益严重, 平煤十矿不少工作面的气温超过28 ℃, 个别高达34 ℃。在高温环境下作业, 矿工劳动生产效率下降, 身体健康受到损害, 同时严重威胁井下安全生产。虽然采取了诸如局部通风降温、释放作业动力空气、个体防护等措施, 但都没有使作业环境温度得到有效改善, 严重影响了矿井安全生产。因此寻找一种经济有效的降温方法, 成为矿井开采高温工作面的当务之急。
1 矿井掘进工作面热害状况
平煤股份部分矿井掘进工作面热害状况见表1。
2 掘进工作面制冷降温的必要性
由于开采垂深大、围岩温度高、机械设备多等因素, 造成掘进工作面温度异常, 部分矿井掘进工作面温度在30～34 ℃, 相对湿度大于90%。在此环境下工作, 工人的身体健康受到了很大的损害, 出现关节痛、血压高、中暑晕倒甚至热痉挛等种种症状, 导致工人对其视听范围内报警信号的反应逐渐迟缓, 并最终丧失反应。热害在损害工人身体健康的同时, 还导致他们工作效率下降 (一般下降20%～30%) 。综上分析认为, 引进矿用掘进工作面制冷降温设备是必要的, 也是非常迫切的。
为了解决我国煤矿行业日益突出的矿井热害问题, 在国家安全监察局和德国地矿局 (DMT) 推荐下, 由北京长顺安达测控技术有限公司和德国赫尔柯 (HERCO) 制冷技术公司, 在技术层面上进行深入的合作, 共同制造出合乎中国煤矿行业实际情况的制冷降温产品。
3 矿用局部制冷 (降温) 设备
ZJL-450型局部制冷系统是在对国内煤矿行业的热害有了本质了解的基础上, 针对我国煤矿的特殊情况按分散制冷方式研发的。该系统从技术上解决了冷却热排放难题, 采用组合可移动式模块化设计, 适用于中国矿井工作环境条件, 符合中国矿用产品安全管理和防爆要求。
3.1 设备原理
ZJL-450型矿用制冷设备由制冷降温系统和水冷却系统2个基本要素组成 (图1) 。
(1) 制冷降温系统。
制冷剂 (R407C) 通过蒸发器蒸发吸收热量, 将通过蒸发器的空气从32.0 ℃降至22.8 ℃, 并由局部通风机通过风筒将冷风送到工作面, 降低工作面的温度。压缩机将在蒸发器中蒸发的制冷剂抽回到压缩机, 并将其压缩为高压高温气体, 排放进冷凝器冷凝为液体, 经过热力膨胀阀降压, 送至蒸发器再次蒸发, 如此循环。
(2) 水冷却系统。
制冷剂经压缩机排到冷凝器液化, 需要放出热量, 该热量传递给冷却水, 使冷却水由25 ℃升至40 ℃, 被加热的冷却水排送到工作面以外的储水仓或作降温处理。
总之, 上述的2个循环系统连续工作, 使制冷降温系统达到连续降低风流温度的目的。
3.2 设备组成
ZJL-450设备按安装位置划分主要由制冷和换热两部分组成。①制冷部分包括:活塞压缩机 (1台) ;冷凝器 (1台) ;矿用隔爆对旋轴流局部通风机 (1套) ;矿用隔爆兼本质安全型电控设备及相应保护开关 (1套) 。②换热部分包括:蒸发器 (2台) ;自动清洗系统 (2套) 。两部分间采用制冷软管相连。
3.3 配置说明
(1) 电气部分。
①电动机1台 (660 VAC、132 kW) ;②局部通风机1台 (660 VAC、55 kW×2) ;③PLC可编程控制箱 (660 VAC) 1台;④KBB传感器集成箱;⑤温度、流量传感器。
(2) 机械部分。
①制冷机组:包括压缩机、冷凝器 (专为煤矿井下研发) ;②蒸发器:适应煤矿特殊环境要求的换热设备 (专为煤矿井下研发) 。
3.4 关键件的选用
(1) 系统核心部件采用德国HERCO公司的冷凝器和蒸发器。
(2) 选用美国开利公司的压缩机。
(3) 选用美国丹佛斯公司的传感器及电磁阀。
(4) 控制系统由北京长顺安达测控技术有限公司自行设计开发。
3.5 设备性能特点
设备主要参数性能指标见表2。
矿用制冷设备运行稳定可靠, 无故障运行时间大于30 000 h, 其降温系统简单、易于维护。
(1) 换热高效, 体积精巧便于井下运输与安装。
(2) 不需隔热冷水管道, 较之地面集中冷水机组更优越。
(3) 蒸发器是为在多粉尘条件下的使用而特别研发的。
(4) 冷凝器采用高效换热铜管, 可清洗结构。
(5) 集成通信控制器, 便于接入煤矿安监系统。
(6) 采用世界上最环保的制冷剂 (R407C) , ODP、GWP都为0。
(7) 供冷管道短、冷损小 (如送风距离较长, 建议采用绝热风筒以降低冷损) 。
3.6 核心技术
(1) 热交换器的元件为椭圆形光滑铜管。
(2) 具有最大的有效换热面积。
(3) 椭圆管在排列上更紧密, 相同的换热面积, 体积更小。
(4) 铜管间足够大的距离以及清洁热交换器表面的喷嘴系统, 保证机组即使在粉尘很多的情况下也可长时间运行。
(5) 铜管的蛇形排列, 加强换热。
3.7 制冷装置使用条件
(1) 机器应安装在通风良好、粉尘较少, 无积水, 滴水, 整洁的硐室内为宜。
(2) 机器的工作场地应处于安全位置, 场地空间大小应以不妨碍司机操作、维护保养为原则, 安装位置确定好后, 接好电源和冷却水即可, 无需基础。
(3) 所配置的控制元件、安全保护装置和仪表出厂前均已调好, 严禁无关人员随意调整。
(4) 操作司机应经过必要的技术培训后方可上岗。
(5) 使用单位应对机器妥善管理, 做好运行记录、交接班记录及维护保养记录。
(6) 提供给机器的电源应为对称的660 V三相交流电, 误差范围应在±5%之内。
(7) 提供给机器的水源为32 m3/h、压力为0.2～0.4 MPa;入口温度≤25℃;污垢系数为0.000 516 m2·℃/W;进出水管径为76.2 mm。
3.8 设备的先进性
(1) 压缩机的选择。
ZJL-450选择的是开式活塞压缩机 (开利的5H126, 原装进口) , 属舰船级别, 其无故障运行时间远远高于民用产品, 比普通工业级别也要高出很多, 使得该系统更安全、可靠、稳定。同其他形式的压缩机相比, 在相同的制冷量下体积最小, 质量最小, 便于移动。
(2) 空冷器的制造。
采用了铜椭圆管的垂直蛇形排列, 铜管间足够大的距离以及清洁热交换器表面的喷嘴系统, 能保证机组即使在粉尘很多的情况下也可长时间运行, 与翅片管相比, 有着不可比拟的优势。
(3) 大温差的冷凝器设计。
采用15 ℃的大温差冷凝器设计, 使得冷凝器体积更小, 所需冷却水量只有通常的1/3, 便于直接给水, 省去了回冷机, 水泵等辅助设备, 降低了成本, 节约了能耗。
4 ZJL-450型局部制冷系统应用实例
平煤十矿三水平己四专回下山掘进工作面长期处于高温状况。根据实测数据, 矿井地面温度在23 ℃情况下, 工作面风机吸入端温度为28 ℃, 风筒末端风流温度为30 ℃, 巷道内温度为32～34 ℃。施工人员在此高温下工作, 身体容易疲乏, 长时间工作会引起头晕容易造成人员昏厥, 已严重影响了正常的安全生产秩序。2008年8月在该掘进工作面投入使用了ZJL-450降温制冷设备, 效果显著。
4.1 降温方案的实施
十矿三水平己四专回下山掘进面巷道断面面积17.3 m2, 拥有足够的空间放置ZJL-450矿用制冷装置。考虑到供回水、风量匹配、安装地点、安装方式、送风距离、掘进方式、月进尺和掘进巷道的整体设计, 将矿用制冷装置放置在掘进巷道内, 并随掘进工作面的推进而移动, 制冷机距降温工作面80～120 m, 由局部通风机通过风筒送风至制冷机蒸发器, 再通过风筒将冷风送至降温工作面。
4.2 设备应用效果
将由制冷机处理过的冷风通过风筒送入掘进工作面, 工作面风筒出口风温由30 ℃左右降为24 ℃左右, 巷道200～300 m范围内温度降为27～29 ℃, 比未使用制冷机的温度降低了5 ℃左右, 使掘进工作面100 m左右范围的温度大大降低, 为工人创造了适宜的工作环境, 达到了预期的降温效果。
5 结语
(1) 引进的ZJL-450型局部制冷系统从2008年8月先后在平煤股份十矿三水平己四专回下山、十三矿己四运输大巷等掘进工作面投入使用。该系列降温设备投入使用后, 表现了其他在用制冷系统无法达到的灵活性和先进性。该矿用制冷设备较好地解决了矿井掘进工作面的热害问题, 效果显著, 该系统特别适用于岩巷开掘工作面。
(2) 整个降温系统是专为煤矿井下的特殊环境量身定做, 充分考虑了设备的运输、安装、维护及设备牢固度, 操作简单、直观、方便, 各种联锁保护齐全, 是经过煤矿环境实际检验的成熟产品, 具有较好的推广应用价值。
摘要：阐述了ZJL-450型矿用局部制冷设备的原理、配置、结构特点、技术特性及先进的核心技术, 并介绍了其在中平能化集团矿井掘进工作面的应用。在实践应用中, 该设备的先进性、灵活性和安全性得到了充分体现, 达到了较好的降温效果, 同时也改善了煤矿掘进工作面环境条件。
局部制冷设备 篇2
摘要：本文首先分析了HGIS设备相比传统的GIS（全封闭组合高压电器）的优点。并阐述了HGIS设备局部放电缺陷的判断方法原理以及如何处理。局部放电检测对于保证HGIS设备的运行以及对设备内部潜在缺陷判断方面扮演着重要角色。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。
关键词：HGIS；设备；局部放电；缺陷 方法
1.引言
随着我国国民经济建设的飞速发展，以及日益增长的电力需求，人们对于电网可靠性的要求不断增高，同时由于电网建设用地的需求不断增大，建立紧凑型变电站并使其更智能、更可靠成为当今电网发展的新方向。2003年，首台HGIS（HGIS-Hybrid Gas Insulated）设备投入中国市场开始商业运行，由于HGIS设备具有性价比高、操作简单、运行稳定、安全可靠易于安装维修方便等特点，受到广大电力用户和企业的欢迎。目前HGIS 设备已在我国多个电网应用。然而由于我国HGIS设备在应用于变电站研究方面起点比较低，技术设备落后，在设计、调试运行等方面经验不足，不能很好地把握设备的原理和运行中危险点。同时随着电力事业的不断发展，对HGIS 设备需求不断增大，但由于行业鱼龙混杂，产品质量参差不齐，由于原件选择不当、装配工艺不过关等造成的电网事故明显上升。因此对HGIS 设备开展局部放电监测很有必要，可以及时消除安全隐患，保障电网的正常运行。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。
2.HGIS设备简介
2.1 HGIS设备的特点
HGIS是通过将AIS与GIS的优点相结合改良而出的一种混合型的GIS设备。其结构与GIS设备基本一样，参照敞开式间隔划分标准，HGIS设备最鲜明的特点是将电流互感器、断路器、隔离开关、接地开关等元器件参照GIS形式分相组合在一个封闭金属壳体内，并由出线套管通过软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接，布置成混合型变电装置。HGIS设备结构简单、紧凑，安装检修方便，主要是由于母线不安放在SF6气室内。HGIS设备应用于电力电网建设中不仅对常规GIS设备占地面积大，外漏部件多、维护难度大等方面得到提升，而且HGIS设备更具备性价比高、线路连接简单运营维护费用低等优势。
2.2 HGIS与GIS的区别
HGIS设备的形式和主要功能几乎完全借鉴了GIS设备。HGIS设备的主要优点是安全可靠、抗震能力强、适应环境的能力强、维护费用低、操作简便等。HGIS设备采用了软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接方式，因此费用只有GIS设备的65%左右。假如一座变电站采用GIS设备，因为GIS设备的母线和内部变电气室的造价比较高，所以当要延长出线时，就必须对GIS内部气室进行重新规划，这些将使成本造价大大提高，并且在后期变电站需要扩建或重新规划时，往往GIS设备会导致改造工序比较复杂，还会造成大面积停电，投资成本也会比较高。而HGIS设备利用的是敞开式母线结构，变电站后期扩容时不必对内部电气室进行改造，仅仅需要对母线采取延长操作即可，不仅改造工序简单而且减少投资量，改造周期也相比GIS设备比较短，无需长时间大面积停电，降低了由于停电造成的损失，保障了电网的平稳运行。
3.造成HGIS 设备内部局部放电的主要原因
绝缘制造技术不达标、安装环境不良以及HGIS 设备内部不洁净等都会造成HGIS 设备存在缺陷，导致HGIS 设备内部局部放电。主要存在以下情况：（1）HGIS 设备绝缘体内残存有金属颗粒；（2）导体或绝缘体内存在突出物；（3）导体接触不良；（4）绝缘体表面残存的固定微粒；（5）绝缘体残缺可能存有气隙裂纹等；（6）存有悬浮电位体。
4局部放电缺陷的判断的主要方法
4.1超声波法
当HGIS设备内部发生局部放电时使气室周围温度升高，剧烈碰撞的分子瞬时产生强大的压力，从而产生扰动并以声波的形式传播即超声波脉冲，类型主要包括横波，纵波和表面波。HGIS 设备中只有纵波沿气体方向传播，这种超声纵波按照球面波的形式以特定的速度向四周传播。因为超声波具有较短的波长，所以这种超声波具有较强的方向性，因此这种超声波的能量比较集中，想要检测到这种沿金属传播的超声波可以利用特制的声探头便可检测到，通过这种方法就可间接检测到HGIS设备内部的局部放电。这种方法其实就是在HGIS 设备外部加装传感器，调节传感器的谐振范围在20～100 kHz内。特别是对于移动颗粒，此方法比传统的测量法和UHF 法更具有优越性，具有更高的灵敏度。利用超声波检测局部放电的主要特点有：（1）通过HGIS 设备体外传感器，操作方便，使用简单快捷；（2）能够很好的依据超声信号的时差和减弱来检测，达到定位局部放电的目的；（3）由于有效检测范围有限，超声传感器检测点较多，因此效率较低；（4）具有较强的抗电磁干扰能力；（5）因多数局部放电超声信号较微弱，超声信号在传播方向上衰减速度较快，所以大多数情况下检測的灵敏度比较低；（6）可以通过超声信号的频率、波形和减弱等特点进行局部放电诊断。
4.2化学监测法
化学监测法通过分析气体分解物的含量来确定HGIS 局部放电程度。影响化学监测法检测结果的因素比较多，因此化学监测发灵敏度较低。影响因素主要有（1）当断路器接通断开时将会产生电弧，这些电弧造成的气体生成物将会严重影响检测结果。（2）SF6气体会大量稀释脉冲放电产生的分解物。（3）HGIS设备中的吸附剂和干燥剂也会影响检测结果。在实际应用中，只有当设备内部发生了大范围的闪络故障，并且释放出大量SO2、HF 等分解物时，化学监测法才有效。
4.3超高频法
当局部放电在HGIS设备中发生时，通常会产生一个很陡的电流脉冲，并以电磁波的形式向四周扩散。超高频法的原理就是通过传感器将局部放电产生的电磁波接受，并对所接受的电磁波加以具体分析。超高频法所接受的电磁波的下限频率在300 MHz 以上，所以它会将由于电晕放电引起的干扰信号排除掉，其最大的优越性在于抗干扰性能力强。利用UHF 方法进行测量时一般会要求在HGIS 设备上安装内部耦合器。如果利用超高频法须在HGIS 设备制造过程中就要加以考虑，因此这种方法主要用于重要变电站HGIS设备的在线检测。
4.4光学监测法
由于光电倍增器具有很高的灵敏度，因此光学监测法连一个光子的发射也能检测到。然而由于SF6气体和玻璃会强烈吸收发出的射线，因此该方法存在一定的缺陷。光学监测法能够很好的应用到已知位置的放电源监测中，但并没有故障定位功能，同时由于HGIS 设备内壁光滑会产生反射现象，实际的监测灵敏度较低。
5.结束语
综上所述，本文通过对比HGIS设备与常规的GIS设备的区别，使人们能够认识到HGIS设备在实际应用中的强大优势。同时HGIS设备改进了GIS设备，使其更加安全可靠、抗震能力更强、更能适应环境的、维护费用更低、操作更加简便。随着我国电力事业的不断发展和不断完善，HGIS设备以其占地面积小、维护检点可靠安全等优点，在电网的应用中将更具优势，将极大地推动我国电力事业不断发展。进行HGIS设备局部放电缺陷的判断方法的研究不仅可以提高HGIS设备的安全运行水平，同时也对保障我国电力系统的正常运行具有重大意义。
参考文献：
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局部制冷设备 篇3
随着我国经济的高速稳定发展, 电力需求快速增长。大容量的电力系统的安全稳定运行和供电可靠性是一个不容忽视的问题。在联网的情况下, 系统一旦发生故障, 将造成大面积的停电, 其维修费用和造成的经济损失都是无法估量的, 因此电网的安全运行就显得格外重要。
气体绝缘开关设备GIS以其可靠性高、占地面积小等优点, 在电力系统中得到广泛的应用。GIS设备的正常运行是确保电力系统安全稳定运行的重要因素, 而GIS结构复杂、造价高、缺陷难以发现, 故障发生后修复时间长。对于存在缺陷的GIS设备, 在一定的条件下, 会产生相应的放电图谱, 放电图谱主要反映出放电点相对于试验工频电源的相位特征, 经过多个周期的循环, 获得放电点的相位统计特性。不同的图谱对应了不同的放电故障类型, 利用图谱可以区分出不同的放电类型。但这些图谱无法直观的给出GIS内部缺陷的具体形态等信息。同时, 现市场上各种厂商的局部放电检测仪所提供的图谱缺陷识别仅能对设备内部单一缺陷的典型特征图谱进行识别。而在生产实际中, 往往会采集到特征不明显的图谱, 这些设备就无能为力了。因此, 对GIS设备局部放电图谱的自动识别变得非常重要, 而对其进行识别的最重要一步就是去除GIS设备局部放电图谱中噪声的干扰[1,2]。
局部放电 (Partial Discharge, PD) 检测属于瞬态微弱信号的测量, 在检测过程中, 各类干扰是影响其测量准确度的主要因素, 尤其是PD的现场测试, 信号的干扰抑制更是其主要的难点。PD信号检测中的干扰可以按照它们频域特性的不同划分为白噪声干扰、单频干扰和脉冲型干扰这三类。由于单频干扰频率比较固定、频域能量集中, 传统的频域方法较易去除, 脉冲型干扰在时间轴上分布比较稀疏、有规律, 比较容易与PD脉冲区分, 因此本文研究的重点是对白噪声的抑制。
白噪声是一种在电子电路中普遍存在的干扰, 时域上杂乱无章, 频谱很宽。快速傅里叶变换 (Fast Fourier Transform, FFT) 是在白噪声干扰抑制中运用比较早的分析手段, 这种分析方法是对信号的频域特征从整体上进行分析, 而本文所研究GIS设备局部放电脉冲是一种突变信号, 在处理这种信号时, 信号附近的频率特征至关重要, FFT方法显然已经不是最佳选择。小波变换是处理突变信号的有效手段, 它将信号从时间域变换到时间-频率域, 不仅在频域有很好的局部分析能力, 也能够在时域上准确定位信号突变点, 非常适合像局部放电脉冲这类突变信号的处理。目前人们对小波分析理论的研究越来越深入, 运用小波分析方法提取PD信号, 已经成为研究热点。
2 小波变换
小波变换 (Wavelet Transform, WT) 理论已经在工程领域获得了广泛的应用。简而言之, 小波变换就是把信号从时间域变换到时间-频率域。小波变换是将信号表达为多个信号的叠加, 与傅里叶变换不同的是这多个信号都是通过将同一个小波函数ψ (t) 伸缩和平移得到的。由于小波函数的伸缩性和平移性, 小波分析方法同时能够在时域和频域进行局部分析。
在利用小波变换方法分析信号时, 时间分辨率和频率分辨率都是可变的, 在频率分辨率较高的部分具有较低的时间分辨率, 在频率分辨率较低的部分具有较高的时间分辨率。小波变换将信号由粗到细的刻画出来, 任何细节都能充分展现。小波去噪过程一般包括以下三个步骤:
1) 选择一个与所处理的信号匹配的基小波, 选定分解层数N, 计算每层的小波变换系数。
2) 运用一定的方法准则, 对小波系数进行判断, 得到信号的估计小波系数。
3) 用估计的小波系数重构信号, 得到的信号就是去噪后的信号。
在去噪中首先要考虑的问题是基小波的选择, Mallat提出用相关系数γ来判断基小波与PD信号的匹配程度。γ的计算公式为式 (1) 所示:
式 (1) 中, X是PD数据, 是X的平均值, Y是小波数据, 是Y的平均值。
在对信号小波变换时需要选择合适的分解层数, 若分解层数太大会使信号失真, 太小又达不到降噪目的。同时分解层数还跟采样频率有一定的关系, 在实际应用中可以根据去噪的具体情况做出相应地调整。
3 GIS局部放电图谱的噪声抑制
GIS局部放电是一种突变信号, 这种信号附近的频率特征至关重要, FFT方法显然已经不是最佳选择[3,4,5,6,7]。小波变换是处理突变信号的有效手段, 它将信号从时间域变换到时间-频率域, 不仅在频域有很好的局部分析能力, 也能够在时域上准确定位信号突变点, 非常适合局部放电这类突变信号的处理。但需要多次迭代, 计算量很大, 单独使用效果并不理想。因此本文在去噪时, 在阈值法中采用NTF法, 将NTF与SCFM相结合 (简称为TSC) , 对含噪信号联合去噪。在实际的检测中, 局部放电更多的是衰减震荡脉冲, 由于局部放电信号仿真 (DOP) 的震荡特性, 去噪相对困难。DOP去噪仿真中, 信号幅值归一化为1, 如图2 (a) 所示, 染噪信号如图2 (b) 所示, 染噪信号SNR=0 d B。
首先分别用传统算法和NTF分别对信号去噪, 图3和图4分别是传统方法和NTF算法的去噪结果, 从图3中可以看出, 传统方法的效果并不理想, 而图4NTF算法中噪声得到较好的抑制。在处理衰减震荡脉冲时, 由于信号的震荡特性, 信号震荡细节有时会发生畸变, 而在NTF算法中DOP的震荡细节畸变较小, 体现了该算法良好的性能。图5是TSC法去噪的结果, 可以看出TSC法的去噪效果较NTF法有了明显的改善, 不但能够将NTF中残留的噪声去除, 更重要的是TSC去噪中没有多余的能量损失。
将10个信号作为一组, 两种方法去噪结果如图6所示, 其中图6 (a) 、 (b) 、 (c) 依次表示NTF去噪后的效果图、TSC去噪后的效果图和原始信号。分别统计其相应的SNR, 如表1所示。在NTF法中每组有3个信号去噪后SNR低于10, 信噪比方差12.079。TSC法去噪后只有一个信号的SNR低于10, 其余9个信号的SNR均可达到10以上, 方差2.938, 对噪声的抑制能力和稳定性明显提高。表2的数据可看出, TSC法去噪的峰值下降比中, 只有一个信号的峰值下降比比较严重, 其余都在15%以内。
从上述可以看出, 本文提出的去噪方法从噪声的抑制能力、去噪稳定性和去噪能量损失三个方面达到比较理想的效果, 去噪方法的性能明显改善。
4 结束语
GIS设备的局部放电PD检测中最主要的干扰是白噪声, 本文对小波变换的各种去噪算法进行了比较分析, 小波去噪中的阈值算法存在着固有缺陷的使去噪效果并不十分理想, 也不够稳定。针对这种情况, 本文将小波阈值算法与空域相关算法有机结合, 同时给出一种新的阈值选择方法, 对信号进行联合去噪。实验结果表明, 本文提出的方法比传统方法具有明显优势, 不但能在较强干扰情况下有效地将PD信号提取出来, 且去噪后能量损失小, 反映原始信号的特征尖峰点得到了较好的保留, 波形峰值下降比较小。因此, 本文提出的方法是可行的, 是实现对GIS设备局部放电图谱的自动识别的基础。
摘要：针对GIS设备典型缺陷的局部放电图谱主要受白噪声干扰的问题, 提出一种空域修正阈值的小波去噪方法。首先对小波变换的各种去噪算法进行了比较分析, 由于小波去噪中的阈值算法存在着固有缺陷的使去噪效果并不十分理想, 也不够稳定, 然后本文提出将小波阈值算法与空域相关算法有机结合, 同时给出一种新的阈值选择方法, 对信号进行联合去噪。实验结果表明, 本文提出的方法与传统方法具有明显优势, 不但能在较强干扰情况下有效地将PD信号提取出来, 且去噪后能量损失小, 反映原始信号的特征尖峰点得到了较好的保留, 波形峰值下降比较小。
关键词：GIS设备,局部放电,图谱,去噪
参考文献
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局部模特的局部保养秘密 篇4
脚模:日常与高跟鞋“绝缘”
刘瑶:脚模,身高165cm,
很小的时候,刘瑶的一双脚就经常得到别人的夸奖,尤其到了夏天,一双白皙无瑕的脚穿着凉鞋走在街上,就是一道美丽的风景。她的5个脚趾一条斜线顺溜排开,甲床四四方方,每个脚趾头都非常灵活,还能用脚趾头弹奏钢琴。
大一的暑假,刘瑶报了一个模特培训班,想通过这样的艺术学习提高自己的气质,为日后就业增加点竞争力。穿着露脚趾凉鞋的她,被老师叫住,叮嘱她要保护好自己的脚,不要再穿凉鞋了。学习结束,老师再次找到刘瑶,建议她做脚模特,肯定比做平面模特更有发展。刘瑶从此走进了另一个世界。
相比于自己的个头,刘瑶有一双35码的精致小脚,更符合中国传统的审美观念和广告商的要求。最开始做脚模的时候,她只是穿上鞋呆板地按照导演的要求去做。随着拍摄经验的丰富,她也懂得“用脚说话”、“用脚来传递品牌概念”。但是为了做一名脚模,刘瑶也付出了很多牺牲,因为怕晒到脚,她上街只能穿平底的球鞋,而鞋橱里那些漂亮的凉鞋,也只能在夜深人静的时候拿出来,在屋里穿着自我欣赏一下了。
《优雅》:什么样的标准可以当上脚模?
刘瑶:脚模主要通过脚心、脚面、脚侧、脚后跟、脚趾甲、脚的各种角度包括小腿、大腿等来表现产品。做脚模的基本条件是:脚形优雅,脚趾纤长,无疤痕、无厚茧、无灰指甲、无褪皮、皮肤光洁,年龄在16—55岁之间。除脚的要求之外,模特的身材外形也要比较好。
《优雅》:平时你怎样保养双脚?
刘瑶:一般情况下我们尽量避免穿高跟鞋和需要露脚的鞋,所以我只在拍摄的时候才穿,平时都穿运动鞋和布鞋。另外,平时还要做好足部的清洁和护理,给脚和小腿做按摩和营养膜,用我们老师的话说就是,“如何对待你的脸就要如何对待你的脚。”
手模:要营养,不怕高卡路里
郑雅文:手模,身高165cm,参与拍摄过的品牌:范思哲、施华洛世奇、LG手机、欧莱雅、索芙特、周大福、两面针等
郑雅文的手可以用“浑然天成”来形容,入行不过3年,但已经接拍过很多大品牌的平面和电视广告。
其实,郑雅文的双手很早便被关注了,亲友们都说她的手很漂亮,特别是妈妈的同事。郑妈妈一直觉得女儿的双手很有潜力,让女儿从小就学习钢琴。着迷于杨丽萍孔雀舞的她,还经常拿表演录像给女儿看。这让雅文知道了,手其实具有别样的艺术魅力和表情。几年前媒体刚刚对“手模特”这一新兴职业有所报道的时候,郑妈妈就把女儿送到了国内最权威的手模培训参加机构。
经过培训,郑雅文真正开始明白:“以前我就是仗着自己的手天生漂亮骨感,最多每个月花二三十块钱买罐儿护手霜;现在不同了,除了按照行业规定时刻戴着手套,还必须每天做手蜡、购买高级护甲油和护甲床的相关用品,给指甲上光等等,每月花费大约在千元左右。吃也得很讲究,我天生很瘦,所以对营养的重视大过对热量的顾虑,几乎每顿都离不开猪蹄和红烧肉。”
虽然大众对手模行业早已不陌生,但在国内依然属于初级阶段,所以公司对手模的挑选尤其苛刻,签约率非常低,力求少而精。而音乐学院背景对郑雅文的手模生涯帮助非常大。出于对音乐的敏感,她会特别把自己的注意力放在对音乐的表现力上,“虽然镜头对着的不是你的脸而是你的手,但你还是要有捕捉镜头的能力。我还会下功夫在手部的耐力上,因为一般平面广告都需要你长时间不动摆造型,手部如果耐力不足,就会僵硬抽筋。”
《优雅》:什么样的标准可以当上手模?
郑雅文:手模特主要通过手指、手腕等来表现产品,对手的要求是手指偏长且又直,手掌不能太宽且不能有明显的疤痕,手部骨节不能太大,汗毛不太明显,手部线条要优美,年龄在12—45周岁之间,具备一定的接受能力和创造力。
《优雅》:你平时怎样保养自己的双手?
郑雅文:平时除了做好手的养护和清洁、还要做好隔离和防晒。做家务的时候要带手套;操作电脑的时候,为了不使关节起茧,需要用有护手垫的鼠标垫;定期使用去角质、美白、补水等高级美容品护理双手,定期到专门的手部护理店给手“打手蜡”。
腿模:爬爬楼梯,蹲蹲马步
刘霜:腿模,身高160cm,参与拍摄过的品牌:诗碧脱毛膏等
虽然刘霜身材不高,但却拥有一双让很多“高海拔”模特都羡慕不已的美腿。在做腿模之前,刘霜主要做平面模特,她很喜欢小S,也知道小S的那双性感美腿给她的事业加分不少。就在刘霜一门心思想继续在平面模特方面有所发展的时候,另一个机会悄悄降临。她的经纪公司接拍了一个商业广告,但广告主觉得公司提供的腿模个子太高,希望由与现实消费者个头差不多的模特来担纲。于是刘霜主动请缨,她的出场让客户眼前一亮,那双腿细白光洁,线条优美,而她虽然个子不高,但身材比例非常好,正是传说的“九头身”,于是这次合作非常圆满。“胖不露肉、瘦不露骨”,是业界对她那双腿的评价。
很多女性觉得自己的腿部不够好看,太粗。刘霜说,要拥有一双美腿,除了先天条件外,还要经常去健身、游泳,保持一定比例的肌肉,但不能太粗壮。为了护腿,她每天都要坚持爬楼梯、蹲马步,同时还要小心按摩并涂上乳液。每日早、中、晚做一次皮肤基础护理,每周做一次皮肤周护理;夏日里注意防晒,多吃水果……出门时总是把自己裹得严严实实,即使到了三伏天也决不敢穿短裙和短裤。
《优雅》:什么样的标准可以当上腿模?
刘霜:做一名腿模,要求腿部线条优美、粗细均匀、皮肤细腻、光洁、无明显疤;站立中线挺直、小腿结实、大腿润秀;臀部没有赘肉、结实圆美;气质超群、神态、表情、姿势、言谈举止优雅得体,能够演绎各种视觉效果。
美唇需要和奶多食物“为敌”
杨露溪,唇模,身高178cm
唇模在国内是一个新兴的职业。而在欧美,一个好的唇模是很受人崇拜的,连上街都得带着口罩。不管你多高多矮,多胖多瘦,只要你有玫瑰花瓣般丰润而娇艳的一双嘴唇,就可能成为一名唇模。而杨露溪的唇型,被认为兼具婴儿和熟女的特色,又融合了宋惠乔的甜美与舒淇的性感。
不过,动人的双唇也是要靠后天训练的,就像口技演员一样。训练方法严酷得几乎不近人情::每天对着镜子念26个英语字母。最初的一周只是反复地念;从第二周开始,一个字母念出口后的唇形要停留一个小时;第三周起,一个唇形要站在镜子前坚持半个工作日。一天下来,唇部的肌肉酸痛得睡不着觉,只好用湿毛巾热敷。
唇模的嘴唇决不允许有半点瑕疵。因此,杨露溪不得不对她的双唇进行全方位的护理。风雨天气和太阳顶足时都不能出门,早晚各用温热的毛巾敷唇20分钟,吃饭时要张大嘴,避免食物和油腻的东西沾上嘴唇。饮食方面,任何刺激性的食物都不能吃,怕吃了上火,引起嘴唇的干裂或起泡。偏偏杨露溪最喜欢吃辣椒,这可苦了她,以至于每顿饭她都觉得是一个负担。
《优雅》:什么样的标准可以当上唇模?
杨露溪:唇模的基本条件是:唇部具有造型感,优美、表情丰富,脸部也要具有表现力,最好是具有婴儿的甜美和女性的性感。具备一定的可塑性和创造力,能较好地传递广告创意。
《优雅》:你平时怎样保养自己的唇部?
杨露溪:最主要是保湿和防晒的工作,定期做唇部护理,不吃太刺激的食品。
美发要诀:弹性、韧性、干净、整洁
刘晓雨,发模,身高170cm,参与拍摄过的品牌:欧莱雅、威娜、沙宣、Toni & Guy、Ranck、施华蔻、资生堂
印象中发模们头发柔软顺滑,为了保护丝丝秀发坚持不用吹风机,睡觉时首先会把头发理好放在脑后才敢合眼;特别是上镜前的那几天,连睡觉都面部朝下。见到一头卷发的刘晓雨,确实有些让人出乎意料。
晓雨这样解释道:“以前我就很喜欢时尚漂亮的发型,也一直都以为发模特都应该是长发飘飘的,没有想到自己也能做这行。有一次,公司安排我去做一个外国造型师的推广活动,做了当时澳大利亚比较流行的发式,而我对发型的诠释和感觉让他们觉得很满意,后来我才知道,现在发模不再像以前那样了。大家对美的理解与喜好各有不同,有人喜欢柔顺的直发,有人喜欢妩媚的卷发,有人喜欢个性的短发……而用在头发上的产品不比用在脸上的少。发模最主要的工作,就是通过我们的展示,突出产品的特点,让消费者更透彻和直观地了解并接受它。”
对话:
《优雅》:什么样的条件可以当上发模?
刘晓雨:1、头发有光泽,具有弹性和韧性,不容易折断。2、头发清洁、整齐,没有头垢、头屑。3、不粗不硬,不分叉,不打结,头发柔软,易于梳理,梳理时无静电反应。4、用手轻抚时,有润滑的感觉。5、不因外界影响而变化。如部分受过阳光的晒、烫发、染发等影响也不发生变化。6、疏密适中,尤其是发根要疏密匀称。
《优雅》:平时你是怎样保养头发的?
刘晓雨:洗发后不要用毛巾使劲擦,也不要用电吹风,要自然干,平时要注意对头皮的保养和呵护,要按摩头皮,每次我工作前都先做个保养,之后再做造型,另外,多吃一些益发的食品。
颈模:按摩和瑜珈,消灭赘肉
刘盼:颈模,身高165CM,参与拍摄过的品牌:周大福、周生生、法国品牌Phillipe Charriol
最开始,刘盼做手模,主要拍摄首饰广告,手模要求手指直长,没有大骨节,线条柔美、白皙、娇嫩,这些她都无一例外地符合,并开始在一些广告中崭露头角。但将她的事业推向高峰的,却是担当颈模。一次,某法国珠宝品牌找到刘盼的公司,希望找一位拥有白天鹅气质的模特,能将珠宝的高贵和深邃淋漓尽致地展现出来。面试了几人,都不满意,刘盼正好路过,对方一眼就相中了她,让她简单试镜。平常大大咧咧的她,但在镁光灯下瞬时变成了优雅的白天鹅,最后这个广告自然被她顺利拿下。
另一次,也是拍摄一个法国的珠宝广告,就一个镜头,要求是从后背拍摄,模特头发要直,发迹线要不高不低,并且比较整齐,耳朵不能太贴也不能张开太多,脖子的角度和肩膀之间的弧度优美,背部没有赘肉,当时淘汰很多颈模才选中了刘盼。PK的过程相当复杂,也让她明白了局部模特这个职业,竞争也很激烈。
转型之后的刘盼,上镜后的照片经常在时尚杂志出现,让朋友们羡慕不已。其实,在这风光的背后她也为此付出了很多代价,因为颈部有很多淋巴组织,除了需要经常涂抹一些乳木果和甘油成分的护肤品外,还需要经常的按摩和做瑜珈,这样的保养每天都要进行,就像日常洗脸一样,自己的业余时间也基本上搭进去了。而对于这份与钻石珠宝打交道的工作,刘盼说,她会坚持到底。
对话:
《优雅》:什么样的标准可以当上颈模?
刘盼:颈部和背部的皮肤要好,线条要优美,背部没有赘肉,气质优雅。
《优雅》:做颈模之前有人称赞过你的颈部漂亮吗?
刘盼:没有,所以当同学们看到我在时尚杂志上的照片都有些惊呆了,全部凑近仔细观察我的脖子,之前都被我的高领衫挡住了没被发现。
《优雅》:当上颈模以后,对自己的生活有什么影响吗?
局部制冷设备 篇5
我们实验的基本思想是:不用抽气设备获得局部负压。
负压:比该区域外的大气压强低的压强。
简易马德堡半球有多种做法:
一、机械排气法
装置:两个深度小, 边沿阔的厚橡皮碗
实验方法:用手挤压皮碗, 并转动使两个皮碗边闭合边排出碗内空气, 当两皮碗边沿相互吻合时, 一个简易马德堡半球就形成了。此时皮碗内压强小于外部大气压强, 形成负压。此时用手拉皮碗, 拉不开。用起子将边沿撬开一点儿, 让空气进入皮碗后再拉立即分为两半。这个实验简单而效果明显, 让学生直观认识大气压强的存在。
这种方法获得负压取决于皮碗被挤压后, 由于其回复力形成的附加压强P, 大气压强Po与皮碗内的气体压强Px, 有Po=P+Px, 要求Px越低就应有较大的P, 因此皮碗的材料应有较大的劲度系数。
类似的证明大气压存在的还有以下装置:
平底烧瓶一个, 两孔橡皮塞一个, 两根玻璃管, 一管下端系一气球。实验方法;用嘴从左图 (2) 管吸气, 造成瓶内外压强差, 瓶内压强小于瓶外压强, 形成负压。 (瓶外为大气压强) 所以气球胀大。此实验也可用液体来充满容器然后倒置如右图, 当水漏出, 瓶内气球开始胀大, 因为球内压强与外界大气压强相等, 而容器内P=Po-P水, P (为气球皮回复力产生) 小于Po, 所以气球胀大。
二、相变形成负压
装置如图:两个边沿较宽、且边沿呈圆形的、平整、口径约12cm的金属盘, 三截直径6cm, 高度为盘深两倍的楠竹, 两段粗铁丝, 一个去掉橡皮套的气门芯, 一个钢笔笔胆, 一段一端封闭带螺纹的笔帽和与之有吻合螺纹的笔管, 两个内外径与碗沿相同的橡皮垫环, 玻璃瓶一个。将一截楠竹侧壁钻四个孔, 装上铁片, 作为支架 (放在两盘内, 防止盘被大气压压变形) 。将橡皮垫环用细砂纸磨平, 用环氧树脂, 粘在两盘边沿, 用同样材料将另两截楠竹粘在盘半球形的外面。钻孔后用粗铁丝做成把手挂在楠竹筒上。在两盘底部正中央打孔分别将气门芯、笔胆用环氧树脂与孔粘接。
实验方法:将两盘边沿涂上少许润瓶剂 (可用肥皂) 以加强密闭性。将一盘内注满水后将两半球边沿完全闭合, 用注射器通过气门芯向容器内注水直至灌满容器, 拧紧气门帽, 倒置容器, 使粘有笔胆一边朝上。将玻璃瓶内注入少许酒精并放入沸水中加热, 使酒精气化, 赶走空气。然后打开密封笔胆的笔帽, 将玻璃瓶倒置其上, 并用冷水速冷玻璃瓶使酒精蒸汽液化, 使瓶内气体压强降低, 低于大气压强, 此时瓶内形成负压。所以容器内空气和部分水会被吸入玻璃瓶内, 使容器内压强远远低于大气压强。移走玻璃瓶后, 在大气压强作用下两容器不易被拉开。
三、加热或燃烧排气法
装置:有马德堡半球的可直接用, 没有的可利用上图的装置, 只是将笔胆取掉, 只将一个半球底打孔粘上气门芯。
实验方法:将酒精注入容器, 放入沸水中加热一段时间, 高温使酒精汽化并排出容器内空气, 同时部分酒精蒸汽也溢出一部分。然后拧紧气门芯帽, 使其降温形成负压。用力拉拉环也不易拉开, 这就形成了一个简易马德堡半球。
类似的还可用燃烧法获得负压, 比如民间广为流传的拔火罐;燃纸法进行泡菜坛漏气检测;加热装了酒精的易拉罐, 高温酒精汽排挤出空气, 用胶泥封住罐口, 然后用冷水浇淋罐外, 易拉罐将在一瞬间被大气压扁, 发出叭叭声, 效果十分明显。
用上述方法均可演示证明大气压强的存在, 且上述实验效果明显, 原理简单, 易于为中学生所理解, 且成本低, 取材极易, 既在设备不足的情况下成功地完成了教学任务, 还可以激发学习兴趣, 提高学生的能力, 更深刻地理解和掌握知识。一举多得, 变不利因素为积极因素。
综上所述, 在没有抽气设备时, 可以使用具有回复力的容器排气形成负压;让容器内空气受热或燃烧, 冷却时降低压强从而获得负压;利用相变, 在相变中液体蒸汽凝结成液体, 其体积急剧减小从而获得负压;可用水代替水银, 采用类似“托里拆利”真空方法获得负压等几种方法。这类方法在演示压力差、粗略计算压强差时都有很好的效果。由于它们简单易行, 可以大力推广, 且可以开发不少趣味学生实验, 可充分体现物理学科的特色, 弥补物理教学中的不足, 是十分有意义的工作。
参考文献
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[2]中学物理实验教学法.技能训练.向立中编著.北京师范大学出版社.1985年3月
局部制冷设备 篇6
随着输变电电压等级的提高,电力设备的电压越来越高,对电力设备的绝缘性能要求越来越高。在这些设备中,由于电极和绝缘表面存在的缺陷,导线外绝缘损伤或老化等原因可能造成电力设备局部放电,如果此类故障得不到及时处理,有可能会导致绝缘的最终击穿与失效,甚至造成电力设备的损坏。为预防这类事故的发生,在不影响正常输变电情况下,电力设备局部放电的在线检测就显得十分必要[1]。
在局部放电的过程中,由于各种电离、激发和复合过程中除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外,还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。因此针对局部放电的这些现象,局部放电检测的基本方法分为电气测量法和非电气测量法两大类。电气测量法主要有脉冲电流法、特高频检测法等。国内不少单位研制的局部放电检测装置普遍采用这种方法来提取放电信号,但实际应用效果往往不够理想,主要原因是现场电气噪声干扰太大,以致很难获取真正的局部放电信号。虽然目前抑制干扰的方法和思路很多,但真正成功地用于监测系统的并不多,因此需要在理论和应用方面作进一步的研究和完善。
非电气测量法主要包括超声波检测法[2]、光测法、红外检测法[3]、化学检测法等,这些方法的优点是测量中不受电气信号的干扰,抗干扰能力强,在某些场合得到了广泛的应用。相应的检测设备有:超声波探测仪、紫外成像仪、红外热像仪、变压器油分析仪等。考虑到局部放电过程中,由于各种电离、激发和复合过程中均伴随有光的辐射,对局部放电所辐射的光进行检测也是一种电晕放电的检测方法[4]。例如:一台正常工作的高压电力设备内部一般不存在也不会产生波长在220~280 nm的紫外光,当电气设备内部发生局部放电时,会辐射出紫外光,应用紫外传感器探测电气设备内部的紫外信号,并结合光学成像技术就能灵敏而准确地检测到电气设备内部人眼和常规设备不能直接探测到的局部放电现象,从而帮助现场工作人员迅速定位放电点,及时发现电气设备内部的故障并及早地排除险情,做到防患于未然。
1 工作原理
高压设备发生局部放电时,根据电场强度的不同,会产生不同形式的放电。电离过程中,空气中的电子不断获得和释放能量,通过光谱分析发现,当电子释放能量时会辐射出光波和声波,而辐射出的光谱包括紫外、可见光、红外三个谱段,随着外加电压的增加,局部放电所辐射光谱在紫外区域也随之增强[4,5,6]。所以采用紫外信号作为检测局部放电的手段,其主要优势表现在两个方面:
(1)灵敏度高:由于高压电力设备局部放电产生的紫外光谱主要集中在200~400 nm以下波段,如图1所示。空气中太阳辐射的波长范围很宽,但波长在220~280 nm之间的成分几乎被地球的臭氧层完全吸收,波长在300 nm以下的“太阳光谱盲区”的紫外辐射已经变得极其微弱[7]。本系统选择工作在220~280 nm波段的紫外传感器UV-R2868作为检测传感器,其灵敏度可以达到5 000 cpm,仅响应185~265 nm波段的紫外信号,如图1中的斜线区域所示。
(2)抗干扰能力强:由于电力设备内部通常是封闭的黑匣环境,正常工作时,设备内部具有很强的电磁干扰,没有紫外信号的存在。由于周围环境中几乎不存在波长在220~280 nm的紫外光,因此利用该波段的紫外辐射信号作为检测对象几乎不受外界环境光的影响。例如,在正常工作的干式变压器中,如果在其内部检测到该波段的紫外信号,那么只能是电力设备内部的局部放电产生。所以本方法是以特定波段的紫外光信号作为检测对象,由于传感器本身对各种电磁信号不敏感,所以采用紫外光学信号检测系统的抗干扰能力很强。
2 局部放电信号检测的硬件系统设计
硬件检测系统选用了日本HAMAMATSU公司的UV探测传感器UV-R2868,图2是其在各种光源下的光谱响应特性曲线。
UV-R2868是利用紫外信号通过金属的光电效应和瓦斯乘法效应来检测局部放电点的。图2中可以看出,UV-R2868仅仅对185 nm到260 nm狭窄的紫外光谱敏感,对可见光以及其他光源发出的光没有反应。所以利用UV-R2868检测局部放电时所辐射出的紫外信号具有抗干扰性强、灵敏度高的特点。局部放电检测系统的核心是紫外信号检测探头,其原理框图如图3所示。
工作原理:高压电源模块经电阻R1、R2为紫外传感器UV-R2868的阴阳极之间提供300 V左右的高压,当有微弱的紫外光照射到UV-R2868传感器时,在它内部的阳极和光电阴极之间就会形成很大的电流并产生放电,形成电子繁流现象,从而使传感器UV-R2868导通,电容C1经R2、R3进行放电,在R3正端输出紫外放电脉冲信号,在UV-R2868导通电容C1放电的过程中,UV-R2868的阳极和光电阴极之间的电压迅速下降,当电压下降到一定的程度,UV-R2868关断,这时高压电容C1继续充电,当C1两端的充电电压达到UV-R2868工作电压时,如果此时再次检测到紫外信号,则UV-R2868再次导通,整个过程循环往复就输出了一系列的紫外放电脉冲信号,紫外信号的检测与输出过程如图4所示。
电容C2输出脉冲信号经过压保护电路,比较器整形电路进行比较,通过对比较器设定适当的阈值电压,抑制检测系统噪声造成比较器的误输出,这样比较器就可以输出TTL电平的方波信号,但是这时输出的方波信号持续时间在微秒级,将此方波信号通过单稳态触发电路对波形宽度进行调整后就可以得到标准的1 ms低电平方波输出,该输出连接至CPU的中断I/O口就可以很容易地进行检测与识别了。由于选择的紫外传感器UV-R2868对紫外辐射信号具有一定的角度灵敏性,其择向性的特点如图5所示。
在实际的检测中,由于某些电力设备(例如干式变压器)内部存在局部放电现象,局部放电时所辐射的紫外信号被机壳所屏蔽,可以将检测探头放入内部,利用紫外传感器角度灵敏度特性的特点,能够发现局部放电点的大致位置,并配合USB摄像头则可以观察到局部放电点的具体位置。由于大多数电力设备内部没有光源,所以在本系统的紫外信号检测探头采用自动光源调节技术。通过视频图像的反馈,操作人员可以通过控制DA转换器的输出电压,实现白光LED阵列的输出光源增强,从而达到为USB摄像头提供光源的目的。通过光源调节有助于提高视频图像的效果,帮助检测人员准确发现并定位局部放电点。
3 在线检测系统软件设计与实现
为了实现紫外信号检测系统可视化图形界面和应用程序的研发,选择的软件操作系统方案为:Linux+Qtopia。
在本系统中采用了内存映射的方法。首先使用vmalloc()申请足够大的核态内存,将其作为图像数据缓冲空间,两个URB带回的图像数据在这里暂存;然后使用remap_page_range()函数将其逐页映射到用户空间中。户态的图像处理程序使用mmap()函数,直接读写核态图像缓冲内存,从而大大减小CPU的额外开销,所以mmap()方式加速了I/O访问[8,9],提高了图像数据的采集效率。实际测试表明,在320×240的图像分辨率下,该检测系统的视频速度能够达到10帧/s,基本能够满足实用要求。
紫外信号检测的软件实现和视频采集类似,首先需要编写紫外信号检测的驱动程序,在启动脚本rc S中添加:insmod/usr/lib/ultraviolet.o,这样在Linux系统启动的时候就会自动加载紫外信号检测的驱动。应用程序先打开紫外设备文件,启动系统定时器,在定时器内通过调用驱动程序中的ioctl()查询紫外信号的脉冲计数值,系统读取单位时间内的紫外脉冲计数数据,并将检测数据和测量的相关信息交给主线程进行处理。
本文设计的电力设备非接触在线检测系统软件程序采用了多线程结构,主线程的工作是图形界面用户接口的响应,数据采集线程的主要工作是采集图像数据和紫外放电的检测数据,采集完成后发送消息给主线程进行图形化显示,整个系统的软件流程如图6所示。
4 实验验证
实验1:可靠性与灵敏度测试
为验证本系统对局部放电检测的可靠性与检测系统的灵敏度,进行了如下实验:
(1)选择普通家用天然气电子打火枪作为局部放电设备;
(2)电子打火枪在距离检测探头5 m远处放电;
(3)局部放电点与探头之间增加阻挡紫外信号辐射的障碍物;
(4)利用其他工业现场的光源进行干扰测试。
实验结果:当局部放电点的紫外辐射信号被障碍物阻挡时,将不能检测到局部放电现象。当局部放电点与检测探头之间没有障碍物时,该检测探头可以准确探测5 m远处局部放电(电子打火枪放电)时所辐射的微弱紫外信号,并输出低电平脉冲信号触发CPU中断,从而输出报警信号。在测试过程中,传感器对常见的白帜灯、日光灯光源没有任何反应,但是对紫外信号的检测非常准确,几乎没有误输出的情况发生,其灵敏度远高于常规电磁信号检测方法。
实验2:电力设备内部局部放电检测
为检验本系统判断大型电力设备内部是否存在局部放电和放电位置的性能,对该系统进行了现场测试和实验验证,具体过程如下:
(1)选择密闭的900 k VA/150 k V单相试验变压器;
(2)在变压器经常可能发生局部放电的位置进行人为的模拟局部放电;
(3)放入紫外信号检测探头进行检测。
由于紫外传感器有一定的择向性,这时需要不断地调整探头的方向,并配合带自动光源调节的USB摄像头,可以看到局部放电点的位置,本次实验的检测结果如图7所示。从图中可以看出,当局部放电发生时,在UV栏中显示检测到的紫外脉冲信号,在UV栏的上方为采集到的局部放电的视频图像,界面的右边为系统信息和检测的结果。
应当指出,大型电力设备的实际结构比上述单相变压器复杂得多,而且三相都是独立的空间,相互不贯通,在实际采用本系统时,尚须对整个检测系统的相关参数进行完善,加上遮光漏斗,提高方向性,并需要对检测探头和线缆的绝缘耐压等级做进一步的改进和提高才可能应用到工程实际中。
5 结论
本检测系统是以紫外光信号检测为基本原理,通过方案设计、系统制作和现场实验,验证了该系统能准确地检测出电力设备的局部放电,并能以视频图像的方式快速定位电力设备内部故障位置点,从而降低了设备的检修与维护难度。
从实验1、2可以看出,本检测系统以局部放电点辐射的紫外信号作为检测对象,当电力设备故障点局部放电所辐射的紫外信号被屏蔽时,该系统将不能进行有效地探测,而对于电力设备内部裸露端子的局部放电则可以进行准确的在线检测,并以光学图像的方式定位故障位置。所以以紫外光信号为检测手段,适合电力设备表面,裸露端子连接处局部放电点的故障检测,同时也将为电力设备局部放电检测提供一种新的参考手段。
摘要：主要研究了以光学信号为基础的电力设备局部放电的在线检测系统。由于电力设备发生局部放电时会辐射频带很宽的光谱信号,通过检测电力设备辐射的太阳光谱的紫外盲区信号,可以推断电力设备绝缘是否发生破损,并配合USB光学摄像头可实现电力设备内部局部放电状况的视频检查。实验研究表明:本系统对检测电力设备局部放电信号具有快速直观、灵敏度高、抗干扰性强等优点。
关键词：电力设备,光学信号,在线检测,局部放电,视频图像
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局部制冷设备 篇7
目前超声波检测局部放电的研究工作主要集中在定位方面, 原因是与电测法相比, 超声波的传播速度较慢, 对检测系统的速度与精度要求较低。在利用超声波进行局部放电的放电量的大小确定和模式识别方面的工作相对较少, 提出了利用频谱识别局部放电模式的新方法, 其研究也取得了一些新成果。近几年以来, 还出现了一种把超声波法与射频电磁波法 (包括射频法和超高频法) 联合起来进行局放定位的趋势。在澳大利业的西门子研究机构使用局部放电产生的超声波和射频电磁波联合检测技术监测变压器中的局部放电活动。其关键依据是:超声波和电磁波在变压器介质中的传播速度是不一致的, 因而可以测量两种波到达传感器的时间间隔。国内方面, 西安交通大学提出了一种基于超高频和超声波的相控接收阵的局放电定位法, 利用分别检测超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器, 接收到的超高频信号为时间基准, 进而得到超声波的传输时延, 这样可计算出局放电点与超声波传感器间的距离, 再根据相控阵扫描的方位角和仰角就得出放电的空间几何位置。
2 局部放电的种类及特点
2.1 电晕放电
电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式, 是极不均匀电场的特征之一。电力系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的, 不均匀电场的形式很多, 绝大多数是不对称电场。在电场极不均匀时, 随间隙上所加电压的升高, 在大曲率电极附近很小范围内的电场足以使空气发生游离, 而间隙中大部分区域的电场仍然很小。于是在大曲率电极附近很薄一层空气中将具备自持放电 (即外界游离因素不存在, 间隙中的放电仅靠电场作用继续进行下去) 的条件。放电仅局限在大曲率电极周围很小的范围内, 而整个间隙尚未击穿。
易产生电晕放电的电气设备是高压输电线路。通常均将空气视为非导体, 但空气中含有少数由宇宙线照射而产生的离子, 带正电的导体会吸引周围空气中的负离子而自行徐徐中和。若带电导体有尖端, 该处附近空气中的电场强度它与其他形式的放电有本质的区别, 电晕放电时的电流强度并不取决于电路中的阻抗, 而取决于电极外气体空间的电导。这就取决于外加电压、电极形状、极间距离、气体的性质和密度 (天气湿度以及空气的流动速度) 等。
2.2 沿面放电
电气设备中用来固定支撑带电部分的固体介质, 多数是在空气中。当电压超过一定限制时, 常在固体介质和空气的分界面上出现沿着固体介质表面的放电现象, 称为沿面放电 (或称沿面闪络) 。下面以具有代表性的绝缘子为例描述沿面放电发展的过程。
沿面放电是一种特殊的气体放电现象, 沿面闪络电压比气体或者固体单独作为绝缘介质时的击穿电压都低。影响沿面放电电压的主要因素有:电场分布情况、电压波形、介质表面状态、空气污秽程度、气候条件等等。
3 超声波检测常见的干扰信号及其特性
现场的干扰信号是多种多样的, 按频带可分为窄带干扰和宽带干扰, 而按其时域波形特征可分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪3类。
3.1 连续的周期性干扰包括
3.1.1 电力系统载波通信和高频保护信号引起的干扰。
3.1.2 无线电干扰。此类干扰的波形通常是高频正弦波, 有固定的谐振频率和频带宽度。
3.2 脉冲型干扰信号包括:
供电线路或高压端的电晕放电;电网中的开关、晶闸管整流设备闭合或开断引起的脉冲干扰;电力系统中其它非检测设备放电引起的干扰。
3.3
白噪包括各种随机噪声, 如电气设备的热噪声、配电线路及变压器继电保护信号线路中由于藕合进入的各种噪声以及监测线路中的半导体器件的散粒噪声等。
4 超声波检测系统结构
从硬件结构组成上, 超声检测系统主要包括四个部分:a.传感器部分:由压电传感器及屏蔽导线组成, 传感器可随时拆卸, 根据实验现场具体要求选择更换不同型号;b.电源模块:为实现便携检测, 采用电池供电, 电路包括对各种芯片所需电压等级的转换;c.模拟信号预处理电路:由前置放大器, 带通滤波, 后置主放大电路等组成, 可通过数字示波器得到清晰的模拟信号;d.数字电路:由单片机及其外围电路组成, 电路已设计完成, 部分性能通过测试, 但目前的工作对A/D转换之后数字信号的处理上存在困难, 不能像数字示波器一样得到有较高价值的实验数据, 需要进行后续的深入研究。
为了检测不同位置传感器接收同一局部放电源所产生的超声波信号的的传播时间, 需要设计两套性能尽可能接近的检测系统来作为对比。系统结构如下图所示:
5 放大电路的设计
局部放电超声波传感器输出的信号一般很微弱, 因此要求放大电路具有高增益、低噪声的特点, 以便尽可能多的减小信号的失真, 得到较真实的局部放电信号信息。
5.1 前置放大电路
压电晶体输出信号的电压有时低至微伏数量级, 这样微弱的信号若经过长距离传输必须经放大后传输, 才能减弱干扰信号对它的影响, 并提高信噪比。因为压电晶体的输出阻抗较高, 带负载能力差, 则要求前置放大电路不仅要有较大的输入阻抗, 而且噪音要低, 并满足检测频带宽度和具有一定的放大倍数。
5.2 后置主放大电路
本系统后置放大电路由TL084芯片和一个精密可调电位器组成, 电路如下图所示, 通过该精密可调电位器可对后置放大增益进行微调, 以减少偏差。
6 电源设计
在检测系统的电路板上, 需要各种电压等级的电源。模拟电路部分主要是各种集成放大器, 统一使用正负SV的直流电源供电, 数字电路部分使用3.3V直流电压。针对以上需求, 考虑到检测系统的体积要小以及便于携带移动, 选用9V的干电池作为系统的总电源, 通过不同的电源转换芯片得到各种等级的所需电压, 并且在电源芯片的输出端采用II型滤波电路和对地电容进行处理, 减小纹波, 提高电源质量。
5V直流电压采用德州仪器公司的TPS76850稳压器, 通过干电池9V电压直接得到。TPS76850的输入电压为2.7V--10V, 适合干电池9V的输入电压, 其最大的优点在于低压差, 在输出电流1A的时候, 电压下降仅为230mV。由于使用5V电压的模拟器件较多, 其输出电流很大, 较低的电压下降对稳定输出电压, 提高测量精度有很大的意义。此外, 其静态电流仅为85uA, 具有关断保护功能。
7 总结
对电气设备进行局部放电试验是电气设备制造和运行中的一项重要预防性试验。局部放电如果长期存在, 会加速设备老化, 在一定条件下甚至会造成绝缘破坏, 严重影响设备正常运行。超声波检测法作为一种非电量测量法, 有着独特的优点。本文的主要内容是基于压电传感器的高压电气设备局部放电信号的超声波检测方法研究, 主要涉及了高电压技术、传感器技术、电子测量技术以及硬件电路设计等方面的相关知识。本文主要分析了三种局部放电的原理;研究了压电传感器的工作原理和特点及使用方法;在此基础上完成了高压电气设备局部放电信号的超声波检测系统硬件设计。
参考文献
[1]王国利, 郝艳捧, 刘味果, 李彦明, 电力变压器超高频局部放电测量系统, 电压技术, 2001年.
局部制冷设备 篇8
1.1 项目调研考察
羊场湾煤矿为宁煤集团第一大原煤生产矿井, 一号井在原初设计年产500万吨的基础上进行改造, 采用大采高工作面设备和现代化的掘进设备, 现年生产任务超过1000万吨。针对羊场湾煤矿一号井热害特点, 2009年7月, 集团公司组织安全监察局、生产技术部、机电管理部、羊场湾煤矿组成考察组先后对淮南矿业集团、平煤集团、徐州矿业集团所属的国内热害矿井进行了细致考察。国内采取的降温技术主要有井下局部电制冷降温系统、冰冷式降温系统、热-电-冷联供降温技术、HEMS (井下空调) 降温技术。淮南矿业集团以进口设备的地面集中降温方式和局部降温相结合的方式为主;平煤集团以国产设备为主的地面集中降温方式和进口国外设备的局部降温方式相结合;徐州矿业集团以进口设备的井下集中降温方式为主。
通过考察了解, 淮南丁集矿采用的热-电-冷联供降温技术初期投入大, 整体投资高, 建设周期长, 运行费用高, 降温效果不明显 (一般在1~2℃) ;平煤集团六矿采用的地面集中制冷降温技术, 有一定的降温效果 (一般在3~5℃) , 但对于36℃以上高温矿井, 降温后的工作面温度仍然超过30℃, 降温后仍不能满足《煤矿安全规程》的要求, 且投资大、运行成本高, 企业经济负担重。
经考察多个矿井降温方式、资金投入、运行费用和降温效果综合比较, 最终确定羊场湾煤矿一号井采用水源热泵井下局部降温系统。
1.2 矿井降温方案
羊场湾煤矿井下局部降温系统利用“蒸发吸热, 冷凝放热”原理进行工作。水源热泵机组通过压缩机做功, 制取冷冻水 (8℃) , 通过循环系统将冷冻水送到回采工作面, 经空冷器、风机盘管和工作面环境热空气进行热交换, 带走工作面热量, 实现工作面降温;吸收热量后的冷冻循环水 (13℃) 回到机组蒸发器, 与冷媒工质进行热交换, 再次被冷却 (8℃) 进入末端循环冷冻水系统, 如此循环, 吸热后的高温冷却水经井下排水系统排至+900m水平水仓, 最终排至地面, 带走工作面制冷过程中产生的冷凝废热, 达到为Y120204工作面降温目的。冷冻水管及冷却水管都采用273mm钢管, 前期管路总长度为6300m。
水源热泵系统装机总功率为1152.5k W, 系统主要由主机、冷冻水系统、冷却水系统和电控系统组成。设备机房硐室设置在辅运下山与胶运下山7#联络巷内, 硐室内安装两台FLSLGF1050IV型冷水机组, 单台额定制冷量为1025k W, 电机功率315k W;冷冻水系统由冷冻水循环泵、冷冻水管道、末端空冷器、水箱及补水泵组成;冷却水系统由冷却水循环泵、冷却水管道和除污过滤系统组成;电控系统由移变、组合开关、磁力启动器、PLC控制器等组成。
1.3 项目实施情况
羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式, 由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施, 山东同方能源工程技术有限公司、中煤第五建设有限公司、徐州博林高新技术有限公司联合施工。项目立项后矿方会同济南设计院、中青国能多次对技术方案、设计图纸进行了会审修改, 及时对修改完善的方案、图纸上报集团公司审查。同时对济南设计院、中青国能设计资质进行了审查备案。2010年3月底Y120204工作面降温方案经集团公司批复后, 矿方与中青国能签订了技术协议, 由中青国能委托中煤五建负责工程安装, 安装主材由矿方统一采购, 降温设备由中青国能提供。在对中煤五建施工资质审查后, 中煤五建根据设计方案编制了《施工组织设计》和施工图纸, 由矿方与济南设计院、中青国能、中煤五建共同对《施工组织设计》和施工图纸进行会审、备案。
为了加快降温工程实施进度, 按期完成项目工程, 矿成立了Y120204工作面热害治理工程项目小组, 并按照相关规定委托宁夏灵州监理公司进行工程质量监管, 同时要求施工单位成立热害治理工程项目部, 设立组织机构和安全管理机构, 指定项目经理。项目实施过程中双方定期组织召开专题会议, 及时解决施工过程中出现的问题。
2010年10月11日矿方组织降温工程各相关单位召开开工平衡会, 就地面场地、材料供应等方面进行了统一协调, 同时矿方对中煤五建施工队伍进行入井培训, 核发入井资格证并持证上岗。
材料进场后矿方与中煤五建、灵州工程监理公司按照设计要求进行了材料检验, 2010年12月20日正式开始安装, 历经65天完成了管路加工制作、防腐保温处理;管路安装、电缆敷设、仪器仪表安装;机房硐室设备安装等工作。2011年3月8日安装工程结束, 随后, 矿方组织相关单位对安装工程进行验收, 督促施工方对存在的问题进行限期整改。项目施工过程中, 矿方要求施工单位严格按照矿方相关管理制度进行现场管理, 每班由监理公司安排专职监理人员、中煤五建安排管理人员进行跟班。单项工程均按要求编制专项安全技术措施, 做到“一工程, 一措施”。
3月10日完成降温工程安装工作, 随后对降温系统进行联合调试、试运转。试运转过程中, 一方面由于水源热泵机组设备运行不稳定, 导致开机率较低, 另一方面由于工作面推进速度快 (每月200米左右) , 造成降温系统末端设备频繁后撤, 在系统优化改造阶段和调试阶段共经历3次后撤, 后撤距离共计1710m, 严重影响了降温系统的调试运行进度。
9月份将降温系统末端设备后撤至Y120204机巷3#联巷以外, 经过调试, 系统能够稳定运转, 对现场实测数据分析, 工作面平均降温5℃, 湿度降至70%左右, 降温效果明显, 工作面作业环境得到改善。
1.4 项目特点及优化改造
该项目是国内第一个千万吨以上综采工作面降温工程, 具有超长走向 (3093米) 、超长倾向 (300米) 、高强度开采的大采高综采工作面, 双机组、多台空冷器并列同时运行的特点, 面临工作面推进速度快、热量释放集中、矿井水质差一系列难题。
为了完成这个重大科研项目, 保证降温效果, 矿方联合济南院、中青国能集团、中煤五建针对影响系统正常运行的设备、管道、末端系统、水循环系统、除污过滤系统、补水系统等进行了一系列优化改造, 较好地解决了冷冻水定流量变扬程的调节问题, 矿井污水在冷却循环系统中的除污防堵问题, 末端布置与风筒配置问题、自动补水问题等, 从而保证了系统的稳定运行。
2 项目投资完成情况
羊场湾煤矿节能型井下局部降温工程采用工程总包形式, 由中国煤炭工业济南设计有限公司总承包实施, 其中, 主要设备矿用防爆水源热泵机组、防爆冷循环泵、矿用除污器、矿用空冷器、防爆风机盘管等设备由实施单位购置, 其余设备及安装主材由建设单位提供。
热害治理项目项目概算总投资2688.56万元。其中:设备及工器具购置1676.03万元;安装工程714.96万元;其它基本建设费用为194.17万元;基本预备案费103.41万元。合同价款1323万元, 包括设备费849万元, 监控系统99万元, 设计费25万元, 设备安装费350万元。
3 运行效果分析
3.1 运行前工作面温度情况
项目实施前, Y120204综采工作面配风量1500m3/min, 现场实测进风流温度31℃, 工作面上口温度33℃, 工作面湿度在95%以上。
3.2 合同降温指标
系统正常运行后, 保证工作面的温度降至26℃以内。在皮带机头、皮带机中驱设置防爆风机盘管, 直接为岗位工降温, 保证风机盘管的出风温度在24℃以内, 为井下提供良好的作业环境。
3.3 运行效果
九月份系统正常运行期间, Y120204工作面现场实测温度:进风下口温度为24℃左右, 湿度为70%左右;回风流温度为28℃左右, 湿度为85%左右, 工作面平均温度为26℃ (详见工作面温度变化曲线) 。
根据监测数据, 工作面平均降温5℃左右, 湿度降低至75%左右, 降温除湿效果比较明显, 舒适度大大提高。降温以后工作环境有了很大改善, 杜绝了员工中暑现象, 提高了劳动生产率。
4 后续改进完善措施
根据羊场湾煤矿开采技术条件和矿井现状, 地温热害将成为威胁矿井安全生产的主要隐患之一, 为有效解决矿井热害, 创造良好的作业环境, 后期该矿将联合济南院、中青国能集团对水源热泵局部降温系统继续进行优化改造, 进一步完善自动监测监控系统, 提高系统稳定性和可靠性。2012年4月份120204工作面回采结束后, 将优化改造后的降温系统继续在120206工作面投入使用, 为工作面降温。
摘要：本文介绍的井下局部降温系统主要是利用“蒸发吸热, 冷凝放热”原理进行工作, 制冷机组通过管道将冷冻水输送至采煤工作面, 从而带走工作面中的热量。
关键词：煤矿热害,综采工作面,局部降温
参考文献
[1]《煤矿安全规程》.
[2]《矿井降温技术规范》MT/T1136-2011.