CN108051341A - 一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法 - Google Patents

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CN108051341A CN201711270571.7A CN201711270571A CN108051341A CN 108051341 A CN108051341 A CN 108051341A CN 201711270571 A CN201711270571 A CN 201711270571A CN 108051341 A CN108051341 A CN 108051341A
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杨世芳
贾志东
欧阳小刚
刘芮彤
范维
杨滢璇
杨璐羽
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
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Abstract

本发明公开了一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，包括以下步骤：S1、测量并确定藻类细胞密度在给定环境因素下在测量周期内的变化率；S2、确定在测量周期内的藻类细胞密度的变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响；S3、根据所述累积影响，在原始憎水角数据的基础上计算得到最终修正后的憎水角。本发明的方法修正在覆藻绝缘子表面定量测试憎水性时微生物污秽生理变化带来的憎水角度的偏差，保证憎水性测量结果的准确性。

Description

一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法
技术领域
本发明涉及高电压外绝缘技术，特别是涉及一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果修正方法。
背景技术
自然区划概念下的西南地区，一般指秦岭以南中国南方地区西部的广大腹地，主要包括四川盆地、云贵高原、青藏高原南部、两广丘陵西部等地形单元，大致包括四川、重庆、西藏、云南、贵州、甘肃东南部、陕西南部、湖北西部、湖南西部、广西西北部等地。
西南地区的气候主要分为三类：
(1)四川盆地湿润北亚热带季风气候。气候比较柔和，湿度较大，多云雾，加上地势较为平缓，是农业集中发展的区域，人口也较为集中。经济相对发达城市如重庆、成都等都分布于此。
(2)云贵高原低纬高原中南亚热带季风气候。低纬高原是生产四季如春气候的绝佳温床，四季如春气候的代表城市有昆明、大理等，山地适合发展林牧业，坝区适宜发展农业、花卉、烟草等产业。
(3)高山寒带气候与立体气候分布区。是主要的牧业区。
此外，本区南端还分布有少部分热带季雨林气候区，干湿季分明。代表地区西双版纳多产橡胶、热带水果等。
在西南温湿地区，例如四川、云南、湖南、广东、广西等地区，变电站金属构架、基础平台、喷涂RTV涂料的瓷支柱绝缘子、复合绝缘子表面生长藻类。瓷支柱绝缘子表面比较光滑，自洁性能好，表面污秽极易被雨水冲刷或被风吹走，不能长时间附着，使得藻类难以生长和繁殖。输变电设备死角部位无法自清洁，污秽大量沉积，为藻类提供了十分有利的繁殖场所。
不同于普通的盐分、灰分，藻类污秽在外绝缘领域是一种新型污秽，对复合绝缘材料外绝缘性能尤其是憎水性可能造成较大影响。同时，憎水性是外绝缘性能的重要表征方法之一，为了准确研究藻类等生物污秽对外绝缘性能的影响，首先必须研究样品表面憎水性的变化。
在对寄生微生物的硅橡胶表面进行长时间的憎水性观测时，微生物持续进行生理反应，其数量随时间发生变化。例如在适宜条件下进行繁殖，或者在不利条件下逐渐衰亡。那么憎水性测量结果随之发生较大的偏差，给覆藻绝缘子表面的憎水性评估带来难题，这一难题亟待解决。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果修正方法，修正在覆藻绝缘子表面定量测试憎水性时微生物污秽生理变化带来的憎水角度的偏差，保证憎水性测量结果的准确性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，包括以下步骤：
S1、测量并确定藻类细胞密度在给定环境因素下在测量周期内的变化率；
S2、确定在测量周期内的藻类细胞密度的变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响；
S3、根据所述累积影响，在原始憎水角数据的基础上计算得到最终修正后的憎水角。
进一步地：
步骤S1中，在给定气候环境因素下藻类细胞密度的变化率为：
其中，T是温度，H是湿度，I是光照密度，n是测量周期，t是测量时间；
在整个测量周期中，每个测量时间的藻类密度变化率为：
其中Dcul是由于环境因素繁殖后每个测量点的藻类密度，Dori是原始细胞密度。
通过如下方式计算给定环境因素下在测量时间t时的藻类细胞密度：
其中，Dcur(t,T,H,I)是藻类细胞数量；K(T,H,I)是环境容纳量；
分离变量法解得：
其中，c是积分常数。
步骤S2中，通过如下方式确定测量周期内的藻类对硅橡胶表面憎水性的累积影响：
上式移相：
两边取积分：
其中，
F(t)＝∫f(t)dt
f(t)表示藻类细胞密度变化在时间t对硅橡胶表面憎水性的影响，F(t)表示测量周期内的藻类细胞密度变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响。
步骤S3中，修正后的憎水角满足：
CA＝CA0-F(t)
其中CA为修正后的憎水角，CA0为原始憎水角。
所述覆藻硅橡胶表面为绝缘子的硅橡胶表面。
一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量方法，包括以下步骤：
对覆藻硅橡胶的憎水性定量测试，获得原始憎水角；
使用所述的憎水性测量结果的修正方法修正所述原始憎水角。
所述覆藻硅橡胶表面为绝缘子的硅橡胶表面。
本发明的有益效果：
本发明提供一种覆藻硅橡胶表面藻类等寄生物后表面憎水角的修订方法。在对于表面寄生微生物的硅橡胶等材料表面进行定量的憎水性测试时，往往随测量时间的推移，微生物随环境增殖或衰亡，其数量增多或减少，影响了憎水性的测量结果。本方法在覆藻硅橡胶的憎水性定量测试的基础上，确定在整个测量周期内的藻类细胞密度的变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响，再利用原始憎水角数据，对憎水角结果进行修订。通过本方法可以满足现实需求，给出精确的憎水角测量结果，避免生物的数量变化导致的计算误差。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，包括以下步骤：
S1、测量并确定藻类细胞密度在给定环境因素下在整个测量周期内的每个测量时间的变化率；
S2、确定在整个测量周期内的藻类细胞密度的变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响；
S3、根据所述累积影响，在原始憎水角数据的基础上计算得到最终修订后的憎水角。
在另一种实施例中，一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量方法，包括以下步骤：
对覆藻硅橡胶的憎水性定量测试，获得原始憎水角；
使用所述的憎水性测量结果的修正方法修正所述原始憎水角。
在一种具体的实施例中，所述覆藻硅橡胶表面为绝缘子的硅橡胶表面。
以下具体阐述本发明的实施例的原理。
1.环境因素的引入
细胞密度表示为
Csur, (1)
其含义是试品表面藻细胞的单位面积的个数，其单位是(个·cm-2)
藻细胞密度随着环境的变化动态调节，此处环境因素包括温度，湿度和光照。在不同气候环境因素下细胞密度的变化率为
其中，T是温度，H是湿度，I是光照密度，n是测量周期，t是测量时间。
整个测量周期中，每个测量时间(例如每天或者每个小时)的藻类密度变化率为：
其中Dcul是由于环境因素繁殖后每个测量点的藻类密度，Dori是原始细胞密度。
2.细胞模型的建立
由上面一节可得在特定环境(温度、湿度、光照)下的平均繁殖速率，在此基础上计算覆藻硅橡胶表面的藻类细胞数量。种群的繁殖过程随环境因素呈现多样性变化，例如其生长速度受到环境容纳能力等因素的限制，藻类细胞数量在不同环境下符合Logistic生长模型，在这一生长曲线上找到生长速率，确定繁殖阶段(稳定期，生长期或衰亡期)及其发展趋势，可入Logistic生长模型确定总生长率。
其中，Dcur(t,T,H,I)是藻类细胞数量；是自然增长率；K(T,H,I)是环境容纳量；t是培养时间。
分离变量法解得：
其中，c是积分常数。
由此可以计算给定环境条件下(温度，湿度，光照)在某时间t时的细胞密度。这个细胞密度与硅橡胶表面的环境容纳量有关，环境容纳量是指一定环境下硅橡胶表面的饱和细胞密度，处于Logistic的饱和部分，由实验和计算共同决定。
3.憎水角测量结果修正
基于Logistic生长模型，硅橡胶表面的细胞密度在不同环境下有不同的繁殖速度，且总是通过繁殖、凋亡等变化，趋向于稳定状态发展，这也是生物污秽不同于普通污秽的特殊性之一。
伴随着这种生物生理特征特殊性的变化，硅橡胶表面的细胞密度变化，最终导致憎水性的变化，憎水性变化与细胞密度变化有一定联系，其总体变化趋势与细胞密度变化一致，所以本发明引入细胞密度变化对憎水性变化的影响因子f(t)。
移相：
两边取积分：
其中，
F(t)＝∫f(t)dt (10)
这里，f(t)表示一定藻类细胞密度变化对硅橡胶表面憎水性的影响，F(t)是f(t)的积分，表示一定时间内，变化的藻类细胞密度变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响，具体体现在憎水角数值上。
取指数：
其中c是积分常数。解得：
原始憎水角设为CA0，那么修订后的憎水角满足：
CA＝CA0-F(t) (14)
结合变化的藻类细胞密度对憎水角的累积影响，可完成对憎水性试验的憎水角修订，使其对憎水角的影响完全被去除。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1、测量并确定藻类细胞密度在给定环境因素下在测量周期内的变化率；
S2、确定在测量周期内的藻类细胞密度的变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响；
S3、根据所述累积影响，在原始憎水角数据的基础上计算得到最终修正后的憎水角。
2.如权利要求1所述的覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于,步骤S1中，在给定气候环境因素下藻类细胞密度的变化率为：
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其中，T是温度，H是湿度，I是光照密度，n是测量周期，t是测量时间；
在整个测量周期中，每个测量时间的藻类密度变化率为：
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其中Dcul是由于环境因素繁殖后每个测量点的藻类密度，Dori是原始细胞密度。
3.如权利要求1或2所述的覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于,通过如下方式计算给定环境因素下在测量时间t时的藻类细胞密度：
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其中，Dcur(t,T,H,I)是藻类细胞数量；K(T,H,I)是环境容纳量；
分离变量法解得：
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其中，c是积分常数。
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4.如权利要求3所述的覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于，步骤S2中，通过如下方式确定测量周期内的藻类对硅橡胶表面憎水性的累积影响：
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上式移相：
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两边取积分：
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其中，
F(t)＝∫f(t)dt
f(t)表示藻类细胞密度变化在时间t对硅橡胶表面憎水性的影响，F(t)表示测量周期内的藻类细胞密度变化对硅橡胶表面憎水性的累积影响；
步骤S3中，修正后的憎水角满足：
CA＝CA0-F(t)
其中CA为修正后的憎水角，CA0为原始憎水角。
5.如权利要求1至4任一项所述的覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于，所述覆藻硅橡胶表面为绝缘子的硅橡胶表面。
6.一种覆藻硅橡胶表面憎水性测量方法，其特征在于,包括以下步骤：
对覆藻硅橡胶的憎水性定量测试，获得原始憎水角；
使用权利要求1至5任一项所述的憎水性测量结果的修正方法修正所述原始憎水角。
7.如权利要求6所述的覆藻硅橡胶表面憎水性测量结果的修正方法，其特征在于，所述覆藻硅橡胶表面为绝缘子的硅橡胶表面。
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