基于红外热像技术的船用电缆三维温度场仿真研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanghui0123
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电缆作为传输和分配电能的载体,在各行各业均得到广泛的应用。但是由于船用电缆处于高温、高湿和高盐的环境下,容易发生老化故障。船用电缆发生老化故障后,绝缘性能下降,会导致放电和相间短路等故障,引起温度异常,容易引发火灾等事故。因此针对船用电缆实际特点,对船用电缆红外检测技术及三维温度场进行分析,进而对电缆老化程度进行判断,对保证船用电缆的可靠性及该船的性能发挥具有重要意义。首先根据研究电缆的结构参数,建立了电缆三维有限元模型,对电缆三维稳态和瞬态温度场进行仿真研究,并利用实验对仿真结果进行了验证。通过在不同环境温度和运行电流下的电缆温度场仿真,发现电缆正常情况缆芯温度最高,表面温度最低;在轴向温度分布均匀;在电缆通电运行的前半小时内,电缆温度变化剧烈,到一个半小时后趋于稳定,前半小时测量的电缆温度不能作为电缆状态判断依据。然后对电缆在整体老化和局部老化故障下的温度场进行仿真研究,通过对不同老化系数和运行电流下的温度场仿真,发现电缆整体老化时,温度场的分布规律与正常情况下相同,且表面温度变化不大,但是内外温差发生较大变化;在局部老化时,电缆表面轴向温度分布不均匀,电缆老化段表面温度较低,正常段温度较高,在老化段和正常段的分界处出现温度的极大值和极小值,因此利用红外热像仪可以方便的检测出局部老化故障;电缆运行时间的长短只影响电缆温度数值,对其温度的分布规律影响不明显;为了获得较大的表面温差,最好在电缆运行1小时后进行检测。最后对电缆缆芯温度的测量方法及利用红外检测实现电缆红外诊断进行研究,利用最小二乘法对电缆内外温差与电流大小关系曲线进行了拟合,得出电缆在不同老化程度下内外温差与电流大小的数学关系式;利用该结果结合红外测量,可以方便快速的对电缆缆芯温度进行计算。利用VB和VC编制船用电缆红外诊断系统,为保证该船性能的发挥提供保证。
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