Rannsókn á bogunar- og hættutækni eco-vinnaðra gasinsuláttaða ringrásahólfa

Ökuvæn gassinsulíðu hringlínuleitar (RMU) eru mikilvæg orkurafurðarutbúð í rafbæknum, sem kenna sér með græðilegum, ökuvænum og háraunverklegum eiginleikum. Á meðan við starfsemi, hefur bogafærsla og stöðvaefni á stóta á öruggu starfsemi ökuvænna gassinsulíðu RMU. Því er djúpfræði um þessar skiptir af mikilli áhrifsgildi til að tryggja örugga og örugga starfsemi orkurafurðarafurða. Þetta grein hefur markmiðið að skoða bogafærslu og stöðvaefni ökuvænna gassinsulíðu RMU með tilraunartesting og gögnagreiningu, til að rannsaka mönstur og eiginleika, með markmiði að gefa fræðilega stuðning og tækniákvörðun fyrir rannsókn og hönnun slíkra utbúðar.

1. Rannsókn á bogafærslueiginleikum ökuvænna gassinsulíðu hringlínuleitar

1.1 Grundvallarhugmyndir og áhrifandi þættir ökuvænna gassa

Ökuvænir gasser eru gasser sem ekki dreynast úr ozonlaginu. Algengust dæmi eru svæðisgass (N₂), torrþyttur loft (utan olíu og vatn), og sérstaklega samsettar nýir gasser. Ökuvæn gassinsulíðu RMU bera kosti eins og ökuvænis, öruggu og raunverklegu, og eru því víðfeðmur notuð í orkurafurðakerfi. Til að rannsaka bogafærslueiginleika þeirra þarf að skilja grundvallarhugmyndir og áhrifandi þætti ökuvænna gassa. 

Eðlisfræðilegar og efnafræðilegar eiginleikar, sameindarbygging, hita, þyngdarspor, rakar og aðrir þættir allir hafa áhrif á insulérfærslu og bogafærsluferli þessa gassa, sem verða rannsakað með tilraunum. Auk þess þarf að leiðrétta praktískar erfaringar eins og gassnotkun og endurhefjandi. Því er að dýpra rannsókn á grundvallarhugmyndum og áhrifandi þættum ökuvænna gassa nauðsynlegt til að rannsaka bogafærslueiginleika í ökuvæn gassinsulíðu RMU.

1.2 Rannsóknaraðferðir og tilraunastilling fyrir bogafærslueiginleika

Til að rannsaka bogafærslueiginleika þarf að setja upp staðlaða prófunaraðferð og tilraunastillingu. Prófunaraðferðir eru venjulega byggðar á rafbogafærslu og efnafræðilegrar greiningu. Tilraunastillingin skal tryggja endurtekning, réttleika og öruggu, og er venjulega samsett af háspenna uppruna, bogaherbergi, mælanærum og gögnatöku kerfi. Bogaherbergið er mikilvægi hluti, sem oftekið gerir aftur á borð við raunvera bogafærsluferli innan ökuvæn gassinsulíðu RMU. Til að rannsaka bogaeiginleika við miðlæti skal veita viðeigandi spenna og straum og geyma rauntímaupplýsingar eins og bogaspenna, straum, tímalengd og afleiðingar. Þar á að framkvæma næg samantektir til að forðast óhæfill á tíma prufunar.

1.3 Prófanir og greining á bogastrauri, spennu og tímalengd
Í rannsóknum á bogaeiginleikum eru bogastrauri, spenna og tímalengd grunnþættir. Bogastrauri merkir stærð straums sem fer í gegnum bogasvæðið á meðan við bogafærslu; bogaspenna er spennudifur í gegnum bogasvæðið; og bogatímalengd er tímaskeið frá upphafi bogafærslu til lokar. Mæling þessa þátta krefst sérstaktra mælanærum eins og háspennugervi, straumabreytir, spennubreytir og dígitalar oscilloscopes. Með tilraunartestun og gögnasamþætt á þessum þætti í ökuvæn gassinsulíðu RMU, gefa gögnagreining hjálp til að birta trender og tengsl, þannig að djúpa skilning á bogafærslueiginleikum og gefa grunn gögn fyrir freðra rannsókn.

1.4 Greining á bogaaflaði á meðan við bogafærslu
Á meðan við bogafærslu í ökuvæn gassinsulíðu RMU, eru búin til margar afleiðingar eins og oxides, fluorides, chlorides, og rök, sem geta orsakað hættu umhverfinu og mannlegri heilsu. Núverandi eru tvö aðal aðferðir til að greina bogaaflaði: tilraunargreining og töluleg líkan. Tilraunargreining fer fram með að oftekið bogafærsluferli í vísindastofnun, safna aflaðsskemmtum, og framkvæma efnafræðilega greiningu til að ákveða tegund og samþætti. Töluleg líkan nota reiknirit til að spá fyrir aflaðsdreifingu og efnafræðilegum vegum. 

Greiningaraðferðir eins og kolónugreining, massa spektrometri, og elektrónaskýggjamyndun eru notuð í tilraunargreiningu. Í tölulegu líkaninu eru aðferðir eins og finite element analysis og CFD (Computational Fluid Dynamics) notuð til að ljósavera aflaðsdreifingu og efnafræðileg vegir á meðan við bogafærslu. Niðurstöður af aflaðsgreining munu bæta skilningi á efnafræðilegum vegum og orka umbreytingu á meðan við bogafærslu, gefa fræðilega og tækniákvörðun fyrir hönnun og notkun ökuvæn gassinsulíðu RMU, og gefa upplýsingar fyrir umhverfislysing og persónalega öruggu.

2. Rannsókn á stöðvaefni ökuvænna gassinsulíðu hringlínuleitar

2.1 Grundvallarhugmyndir og áhrifandi þættir stöðvaefnis
2.1.1 Stöðvaefnis prófunaraðferðir
Stöðvaefnis prófun er mikilvæg skref til að rannsaka stöðvaefnis ökuvæn gassinsulíðu RMU. Það er venjulega framkvæmt með þýðlega tilraunargreiningar eða töluleg líkan. Venjulegar aðferðir eru að byggja stöðvaefnis prófunar platform og breyta prófunarforstæðum (t.d., straum, spenna) til að sjá stöðvaefnisferli og safna tilraunargögn. Hinsvegar, töluleg líkan notar tölvulíkan til að ljósavera eðlisfræðileg ferli á meðan við stöðvaefni, sem gerir mögulegt að mynda stór gögn og spá fyrir stöðvaefnisferli.

2.1.2 Prófasetting
Til að rannsaka stöðvunareiginleika verður sérstakt prófasett hönnuð og byggt. Þetta set er með hágervaforsendingu, skiptingarutana og mælanáttúru. Hágervaforsendingin sýndist áskilningaviðbótarhlut, sem framkvæmir raunverulega stöðvun, en náttúrunar mæla og skrá stöðvunareiginleika.

2.1.3 Prófun og greining stöðvunareiginleika
Rannsóknir á stöðvunareiginleikum krefjast prófunar og greiningar eiginleika eins og straumur, spenna og tími á meðan stöðvun fer fram. Þessir eiginleikar eru aðalskilgreinir til að meta stöðvunareinkunn. Straumur og spenna lýsa elektrískri hegsli á meðan stöðvun fer fram, en tíminn hefur við að gera með tímabundið hegsli. Greining þessa eiginleika sýnir mikilvægar upplýsingar eins og breytingar í stöðvunarstraumi og spennu, lengd stöðvunar og samhvern einkunn.

2.2 Rannsóknaraðferlar og prófasett fyrir stöðvunareiginleika
Almennar aðferlar til að rannsaka stöðvunareiginleika vettvangsgasinsultraðra RMU (Ring Main Unit) eru heimildarlegar stöðvunapróf og framþróttarlegar tölulegar reiknirit. Heimildarleg próf inntektuðu uppsetningu skiptingar- og beltiavéla í prófusetti, brotta með forsendingaeiginleikum (spenna, straumur o.fl.), athuga óbundna ferli á meðan stöðvun fer fram, og skrá eiginleika eins og straumur, spenna og tími fyrir gögnarvinnslu og greiningu. 

Samanburði við heimildarleg próf býða tölulegar reiknirit hærri nákvæmni í líkanaskiptingu stöðvunareiginleika. Með notkun tölva reiknirit og líkanaskiptingu lausn tölulegar aðferlar á lykkja efnisreiti eins og rafefni, magnafni, hitamál og flæðismál á meðan stöðvun fer fram, með tilliti til mörgum þátum eins og straum, spenna, eldhvötubili og umhverfisskilyrði. Auk þess leyða tölulegar reiknirit optimað RMU hönnun með að breyta efnis eiginleikum og formerklínum.
Fyrir prófusettið geta hágervadíska forsendir og hágervakrafta kondensatorar gefið nauðsynlega hágerva og hágervaströum. Hraða gögnagönguskipanir og skrárnemendur notaðir til að örugga precísi skráningu stöðvunareiginleika. Til að tryggja endurtekningu og nákvæmni verður prófusettið metið og staðfest.

2.3 Prófun og greining stöðvunarstraums, spennu og tíma
Prófun og greining stöðvunarstraums, spennu og tíma er mikilvæg hluti af rannsókn á stöðvunareiginleikum.
(1) Prófmark: Til að skilja stöðvunareiginleika vettvangsgasinsultraðra RMU með prófun og greiningu stöðvunarstraums, spennu og tíma, meta þeirra einkunn undir raunverulegum starfsástandum, og veita grundvöll fyrir notkun og betur á úrustólum.
(2) Prófutana: Strofallafræðingar, spennufræðingar, tímaleitargerð, skýringarhringir og gögnagönguskipanir notaðir til að örugga rétta mælingu á straum, spennu og tíma á meðan stöðvun fer fram.
(3) Prófunarferli:

• Stöðvunarstraums próf: Framkvæma stöðvun undir staðlaðum prófástandum, skrá straumsmynstri, og örugga rétta tengingu milli prófutananna og RMU. Mæla straumsvörpun með straumfræðingum og strofallafræðingum.

• Stöðvunarspennupróf: Sama máta, framkvæma stöðvun undir staðlaðum ástandum, skrá spennumynstri, og mæla spennuvörpun með spennufræðingum og spennufallafræðingum.

• Stöðvunartímapróf: Nota tímaleitargerð til að örugga skráningu tímabilans frá byrjun til lok stöðvunaraðgerðar.

• Óbunda ferlis próf: Nota skýringarhringir og gögnagönguskipanir til að fanga óbunda straums- og spennumynstri á meðan stöðvun fer fram fyrir greiningu óbundna eiginleika.

(4) Gögnaskráning og greining: Skrá straumsmynstri, spennumynstri, stöðvunartímagögn, og óbunda mynstri. Gera greiningu hvort stöðvunarstraumur passi við verkfræðiskilyrði, hvort stöðvunarspenna sé í samræmi við reglur, og hvort stöðvunartími fullnái hönnunarkröfur. Meta áhrif óbundna ferla á úrustólueinkunn og öryggi. Með þessu aðferju sýnir heilsameðferla allra viðeigandi þátta örugga gögnasöfnun og dýptargreiningu. Niðurstöður sýndar í töflu 1.

Töflu 1: Prófun og greining straums-, spenna- og tímaeiginleika

Með því að greina töflu 1 má draga eftirfarandi ályktun:

• Það er ákveðin tengsl milli afbrotastrengths og spenna; almennt heldur afbrotastrength aukar eftir auki spennu.

• Afbrotatími fer saman með bæði strength og spenna; ef strength og spenna eru hærri, verður afbrotatíminn styttri.

• Á meðan próf eru keypt, skal leggja áherslu á að stjórna svæðinu af strength og spennu við afbrot til að forðast ónákvæmni í prófunni vegna of hára eða lágra gildi. Að auki, ætti að taka tillit til annarra áhrifandi þátta, eins og lofttemperatur og rúmhiti.

2.4 Greining á elektrómaagnetskviði á meðan afbrot er framkvæmt
Til að framkvæma greiningu á elektrómaagnetskviði við afbrot grænmettanum gassinsúladeildar, verður að setja upp prófteymi til að mæla og greina elektrómaagnetskviði. Í tilrauninni getur mælingarkerfi fyrir elektrómaagnetskviði verið sett upp til að prófa og skrá elektrómaagnetskviði á meðan afbrot er framkvæmt, eins og sýnt er í töflu 2.

Töflu 2: Greining á elektrómaagnetskviði við brottnám

Vísindaleg greining á breytingum á veðurflötinni í lokunartíma byggð á töflu 2 sýnir að stundum lokunar fer straumur brátt niður að núlli og lágmarkast mætisstyrkur veðurflotsins. Í kjölfarið hefur mætisstyrkur veðurflotsins að stöðugt endurheimtast til upprunalegrar stöðu. Greining á veðurflötum getur gefið mikilvægar upplýsingar fyrir hönnun og bestun umhverfisvænna gasseldsinslátta ringnet.

3.Greining á Námungarunni um Boga- og Lokunareiginleika
3.1 Gögnagreining og Meðferð af Stökum Á Bógulokunartíma
Á meðan bógulokunarprófanir voru framkvæmd, voru stök eins og straumur, spenna og tími mældir óhjáleiddir til að greina eiginleika bóga og lokunar. Í gögnagreiningu voru tölfræðiaðferðir notaðar til að reikna meðaltal, staðalfrávik og breytifall fyrir hvert stak.

① Gögn um bóguprófanir voru greind og meðferðar. Meðaltöl fyrir bógustraum, spennu og tíma voru 8,5 kA, 4,2 kV og 2,5 ms, á sama röð. Staðalfrávik og breytiföll voru einnig reiknuð til að skilja dreifingu og stöðugleika prófangagna. Niðurstöðurnar sýndu að staðalfrávik bógustraums var 0,8 kA með breytifalli 9,4%; staðalfrávik bóguspennu var 0,4 kV með breytifalli 9,5%; og staðalfrávik bógutíma var 0,2 ms með breytifalli 8,0%. Þetta bendir á að bóguprófangognin sýndu stöðug dreifingu og háa traustvæði.

② Gögn um lokunaprófanir voru greind og meðferðar. Meðaltöl fyrir lokunstraum, spennu og tíma voru 3,5 kA, 3,8 kV og 3,0 ms, á sama röð. Samanburðarlega voru staðalfrávik og breytiföll reiknuð. Niðurstöðurnar sýndu að staðalfrávik lokunstraums var 0,5 kA með breytifalli 14,3%; staðalfrávik lokunarspennu var 0,3 kV með breytifalli 7,9%; og staðalfrávik lokunartíma var 0,1 ms með breytifalli 4,4%. Þetta bendir á að lokunargögnin voru minna stöðug og hafa lægra traustvæði.

Á grundvelli þessara gögnagreiningar má draga ályktun um að traustvæði bóguprófangagna er hærri en lokunargagna, mögulega vegna flóknara veðurflota sem tengjast lokunartíma, sem vantar að fara í nærra greiningu. Auk þess, mun verða unnið frekar við að skoða tengsl milli bógu- og lokunareiginleika samkvæmt prófangögnunum.

3.2 Greining á Tengslum Milli Bógua- og Lokunareiginleika
Með því að greina og meðferða stök frá bógulokunartíma, getur verið skoðað frekar tengsl milli bógu- og lokunareiginleika. Bógu- og lokunareiginleikar eru aðalskilgreindarmál umhverfisvænna gasseldsinslátra ringnetanna, og að skilja tengsl þeirra getur gefið gagnlegt leiðbeiningar fyrir hönnun og bestun.

Úr sjónarhorni bógu- og lokunareiginleika, hafa stök eins og straumur, spenna og tími mismunandi áhrif á bæði ferlin. Á meðan bógatíma, er bógustraumur og tími aðalstök, en spenna hefur líka áhrif. Hinsvegar, á lokunartíma, er lokunstraumur aðalstaki, en tími og spenna spila líka hlutverk. Þar af leiðandi, þegar skoðað er tengsl milli bógu- og lokunareiginleika, verða að skoða hver stak sérstakt.

Gögnagreining sýnir að það sé að mestu leyti tengsl milli bógu- og lokunareiginleika:

• Staðallbógustraumur og spenna leynir að meiri bógubýggingu og stærri orku notkun á bógutíma, sem heldur aukar erfidi lokunar.

• Staðalllokunstraumur valdi aukinni bóguefniorku á lokunartíma, sem einnig aukar erfidi lokunar.

Í auk þess, sýnir greining á veðurflötum á bógulokunartíma að veðurflötur hafa stór áhrif á bæði ferlin. Á bógutíma, stillir veðurflötur á bóguna og takmarkar bógudrif. Á lokunartíma, gerir veðurflötur afleiðandi orku sem dregur bóguna út, sem hefur áhrif á lokunareiginleika.

Þessar niðurstöður bendast á að bógu- og lokunareiginleikar eru tengd, að mestu leyti áhrifað af aðalvirknisstökum og áhrifum veðurflots. Þar af leiðandi, í hönnun og bestun umhverfisvænna gasseldsinslátra ringnetanna, skal almennt skoða tengsl milli bógu- og lokunareiginleika, og hönnun skal skapa til að passa tilteknum notkunarsviðum til að ná bestu afköstu.

4.Afsléttur

Með því að skoða bógu- og lokunareiginleika umhverfisvænna gasseldsinslátra ringnetanna, er komið að ályktuninni að þessir eiginleikar eru miskenndir frá þeim í gasseldsinslátrum með SF₆. Umhverfisvæn gasseldsinslætti setja strengari kröfur fyrir stök eins og straumur, spenna og tími, sem krefst nákvæmri hönnunar og bestunar. Auk þess, er dreifing veðurflots á bógulokunartíma miskennd: á bógutíma, er veðurflötur meira samþróm og sterkari, en á lokunartíma, er hann jafnari.

Eftir því sem notkun umhverfisvænna gasseldsinslátra ringnetanna heldur áfram, gætu framkvæmdast rannsóknir á eftirfarandi svæðum:

• Bestun umhverfisvænna gasseldsinslátra ringnetanna gegnum hermunargreiningu.

• Rannsókn á bógu- og lokunareiginleikum undir ýmsum starfsgögnum.

• Kynning á nýju umhverfisvænum gassum fyrir gasseldsinslátra ringnet.

Á samantekt eru þessar rannsóknar á stórt gildi fyrir framvindu og bestun umhverfisvænna gasseldsinsuláðra hringlokavéla.