CN109190268A - 一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 - Google Patents
一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109190268A CN109190268A CN201811059567.0A CN201811059567A CN109190268A CN 109190268 A CN109190268 A CN 109190268A CN 201811059567 A CN201811059567 A CN 201811059567A CN 109190268 A CN109190268 A CN 109190268A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dust cover
- grid
- gas
- energy
- distribution rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/02—Casings
- H01F27/025—Constructional details relating to cooling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/06—Multi-objective optimisation, e.g. Pareto optimisation using simulated annealing [SA], ant colony algorithms or genetic algorithms [GA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，通过预设防尘罩由若干圆柱形细丝纵横编制而呈正方形格栅状，根据流体运动学原理，建立风速衰减率随防尘罩格栅尺寸a变化的数学模型W(a)；根据防尘罩材质和尺寸，建立防尘罩重量随格栅尺寸a变化的数学模型M(a)；基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标，采用加权方法建立格栅尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸。其根据流体运动学原理、防尘罩材质和尺寸，建立了基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸，在保证变压器散热效果和防尘效果的基础上，降低了防尘罩重量，使得安装更为便捷、防尘罩更为经济实用，具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种防尘罩格栅尺寸设计方法，具体涉及一种考虑风速衰减率的变压器防尘罩格栅尺寸设计方法，属于高压电力设备技术领域。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人民生活水平的日益提高，全社会对电能的需求量逐年增加。为了满足生产与生活需求，电力系统快速发展，规模日益增大，逐渐形成了以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强电网。变压器作为电力系统的重要电气设备，主要用于实现电压的升降，便于电能输送，减少送电损失，在电力系统中，尤其在发电厂和变电所应用十分广泛。
变压器在实际运行中会产生大量的热量，需要及时排出，否则会引起绝缘损坏，影响变压器的正常运行。变压器的散热方式一般包括油浸自冷(ONAN))、油浸风冷(ONAF)、强迫油循环风冷(OFAF)等。220kV及以上电压等级变压器大多采用强迫油循环风冷冷却方式(OFAF)，但是冷却器中导油管长期暴露在空气中，由于风扇抽风散热，容易把外部的灰尘、柳絮和昆虫等杂物吸入到散热器的后部，形成一道絮状物，影响变压器的散热效果，引起变压器温度上升，加速绝缘劣化，严重时会降低变压器使用寿命，危及电网供电安全。
为了解决上述问题，目前一般采用带电水冲洗方法清理变压器的冷却器后部杂物，但是清洗时存在触电安全风险、产生清扫死角、现场取水困难、冷却器需陪停等缺点，此操作方式不利于现场工作的开展。
因此，相关领域工程技术人员开始研究一种变压器防尘罩，通过在变压器的冷却器进风口处安装防尘罩，可有效滤除吸入散热器的杂物，解决变压器工作时散热异常问题。当防尘罩格栅尺寸较大时，散热效果好，但防尘效果差；当防尘罩格栅尺寸较小时，防尘效果好，但是散热效果差，因此亟需研究一种适用于变压器冷却器的防尘罩格栅尺寸设计方法。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在保证变压器散热效果和防尘效果的基础上，考虑风速衰减率、降低重量、便捷安装的变压器防尘罩格栅尺寸设计方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，包括以下步骤：
步骤(1)：预设防尘罩由若干圆柱形细丝纵横编制而呈正方形格栅状，其材质和尺寸包括：细丝密度为ρm、细丝半径为b、防尘罩长度为L1、防尘罩宽度为L2、格栅尺寸为a；
步骤(2)：根据流体运动学原理，建立风速衰减率随防尘罩格栅尺寸a变化的数学模型W(a)；
步骤(3)：根据防尘罩材质和尺寸，建立防尘罩重量随格栅尺寸a变化的数学模型M(a)；
步骤(4)：基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标，采用加权方法建立格栅尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸。
上述步骤(2)中的数学模型W(a)的建立，包括以下步骤：
A1、根据流体运动学原理，分析风速衰减率的产生：
当气体流过防尘罩时，一部分气体直接通过防尘罩格栅，一部分气体折射衰减后通过防尘罩格栅，还有一部分气体无法通过防尘罩格栅；
A2、假设气体通过防尘罩单个格栅之前的能量E1为：
式中，ρ表示气体密度，Vh表示气体厚度，v表示气体速度；
A3、根据格栅结构，气体通过防尘罩单个格栅之后的能量E2可以表示成：
E2＝E20+E21+E22+E23 (2)
式中，E20表示直接通过格栅的部分气体的能量，E21表示经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E22表示经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E23表示经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量；
A4、气体直接通过格栅的部分气体的能量E20为：
A5、气体经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E21为：
A6、气体经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E22为：
A7、气体经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E23为：
A8、气体通过单个格栅之后的能量E2为：
A9、假设气体通过防尘罩单个格栅之后的风速为μ，根据能量守恒原则可得：
则通过防尘罩格栅之后的风速μ为：
因此，风速衰减率W(a)可表示成：
上述步骤(3)中的数学模型M(a)的建立，包括以下步骤：
B1、根据防尘罩材质和尺寸，防尘罩重量G(a)可以表示成：
式中，ρm表示细丝密度，L1表示防尘罩长度，L2表示防尘罩宽度；
B2、为了便于安装，防尘罩采用绞线提升，绞线的最大拉伸力为F，则基于绞线最大拉伸力的防尘罩重量归一化模型M(a)为：
式中，g表示重力加速度。
上述步骤(4)中的格栅尺寸a的优化模型的建立，包括以下步骤：
C1、采用加权方法得到防尘罩格栅尺寸a的优化模型：
式中，w1、w2表示优化模型加权值，T(a)表示优化模型。
上述细丝的材质包括钢丝、PET、铁合金，优选为钢丝。
上述绞线优选为钢绞线。
上述防尘罩适用于变压器。
本发明的有益之处在于：
本发明提供的一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，通过预设防尘罩由若干圆柱形细丝纵横编制而呈正方形格栅状，其根据流体运动学原理、防尘罩材质和尺寸，建立基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标的优化模型，再采用加权方法建立格栅尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸。本发明在保证变压器散热效果和防尘效果的基础上，降低了防尘罩重量，使得安装更为便捷、防尘罩更为经济实用，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1是本发明的防尘罩的格栅结构示意图；
图2是本发明的直接通过防尘罩格栅的部分气体的分布示意图；
图3是本发明经1次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布示意图；
图4是本发明经2次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布示意图；
图5是本发明经3次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布示意图；
图6是本发明的优化模型随格栅尺寸的变化曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，包括以下步骤：
步骤(1)：如图1所示，为预设防尘罩的结构图，由若干圆柱形钢丝纵横编制而呈正方形格栅状，其材质和尺寸包括：钢丝密度为ρm、钢丝半径为b、防尘罩长度为L1、防尘罩宽度为L2、格栅尺寸为a；
步骤(2)：根据流体运动学原理，建立风速衰减率随防尘罩格栅尺寸a变化的数学模型W(a)，包括以下步骤：
A1、根据流体运动学原理，分析风速衰减率的产生：
当气体流过防尘罩时，一部分气体直接通过防尘罩格栅，一部分气体折射衰减后通过防尘罩格栅，还有一部分气体无法通过防尘罩格栅；
A2、假设气体通过防尘罩单个格栅之前的能量E1为：
式中，ρ表示气体密度，Vh表示气体厚度，v表示气体速度；
A3、根据格栅结构，气体通过防尘罩单个格栅之后的能量E2可以表示成：
E2＝E20+E21+E22+E23 (2)
式中，E20表示直接通过格栅的部分气体的能量，E21表示经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E22表示经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E23表示经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量；
A4、如图2所示，为直接通过防尘罩格栅的部分气体的分布图，气体直接通过格栅的部分气体的能量E20为：
A5、如图3所示，为经1次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布图，气体经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E21为：
A6、如图4所示，为经2次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布图，气体经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E22为：
A7、如图5所示，为经3次折射衰减后通过防尘罩格栅的部分气体的分布图，气体经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E23为：
A8、气体通过单个格栅之后的能量E2为：
A9、假设气体通过防尘罩单个格栅之后的风速为μ，根据能量守恒原则可得：
则通过防尘罩格栅之后的风速μ为：
因此，风速衰减率W(a)可表示成：
步骤(3)：根据防尘罩材质和尺寸，建立防尘罩重量随格栅尺寸a变化的数学模型M(a)，包括以下步骤：
B1、根据防尘罩材质和尺寸，防尘罩重量G(a)可以表示成：
式中，ρm表示钢丝密度，L1表示防尘罩长度，L2表示防尘罩宽度；
B2、为了便于安装，防尘罩采用钢绞线提升至变压器冷却器顶部，绞线的最大拉伸力为F，则基于钢绞线最大拉伸力的防尘罩重量归一化模型M(a)为：
式中，g表示重力加速度。
步骤(4)：基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标，采用加权方法建立格栅尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸；
格栅尺寸a的优化模型的建立，包括以下步骤：
C1、采用加权方法得到防尘罩格栅尺寸a的优化模型：
式中，w1、w2表示优化模型加权值，T(a)表示优化模型。
以特高压变压器为例：
设防尘罩长度L1＝1.5m，宽度L2＝4.5m，钢丝半径b＝0.0003m，钢丝密度ρm＝7.93*103kg/m3，钢绞线最大拉伸力F＝200N，加权系数w1＝0.7，w2＝0.3，可得优化模型如图6所示。
求解优化模型边界函数，可得格栅尺寸的上边界为2.5mm，下边界为2.0mm，格栅尺寸在2.0mm到2.5mm时，目标模型为减函数，当格栅格尺寸为2.5mm时，目标函数取得最小值，则最优格栅尺寸为2.5mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：预设防尘罩由若干圆柱形细丝纵横编制而呈正方形格栅状，其材质和尺寸包括：细丝密度为ρm、细丝半径为b、防尘罩长度为L1、防尘罩宽度为L2、格栅尺寸为a；
步骤(2)：根据流体运动学原理，建立风速衰减率随防尘罩格栅尺寸a变化的数学模型W(a)；
步骤(3)：根据防尘罩材质和尺寸，建立防尘罩重量随格栅尺寸a变化的数学模型M(a)；
步骤(4)：基于风速衰减率和防尘罩重量两个目标，采用加权方法建立格栅尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优格栅尺寸。
2.根据权利要求1所述的考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中的数学模型W(a)的建立，包括以下步骤：
A1、根据流体运动学原理，分析风速衰减率的产生：
当气体流过防尘罩时，一部分气体直接通过防尘罩格栅，一部分气体折射衰减后通过防尘罩格栅，还有一部分气体无法通过防尘罩格栅；
A2、假设气体通过防尘罩单个格栅之前的能量E1为：
式中，ρ表示气体密度，Vh表示气体厚度，v表示气体速度；
A3、根据格栅结构，气体通过防尘罩单个格栅之后的能量E2可以表示成：
E2＝E20+E21+E22+E23 (2)
式中，E20表示直接通过格栅的部分气体的能量，E21表示经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E22表示经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量，E23表示经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量；
A4、气体直接通过格栅的部分气体的能量E20为：
A5、气体经1次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E21为：
A6、气体经2次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E22为：
A7、气体经3次折射衰减后通过格栅的部分气体的能量E23为：
A8、气体通过单个格栅之后的能量E2为：
A9、假设气体通过防尘罩单个格栅之后的风速为μ，根据能量守恒原则可得：
则通过防尘罩格栅之后的风速μ为：
因此，风速衰减率W(a)可表示成：
3.根据权利要求1所述的考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中的数学模型M(a)的建立，包括以下步骤：
B1、根据防尘罩材质和尺寸，防尘罩重量G(a)可以表示成：
式中，ρm表示细丝密度，L1表示防尘罩长度，L2表示防尘罩宽度；
B2、为了便于安装，防尘罩采用绞线提升，绞线的最大拉伸力为F，则基于绞线最大拉伸力的防尘罩重量归一化模型M(a)为：
式中，g表示重力加速度。
4.根据权利要求1所述的考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中的格栅尺寸a的优化模型的建立，包括以下步骤：
C1、采用加权方法得到防尘罩格栅尺寸a的优化模型：
式中，w1、w2表示优化模型加权值，T(a)表示优化模型。
5.根据权利要求1所述的考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法，其特征在于：所述防尘罩适用于变压器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811059567.0A CN109190268B (zh) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | 一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811059567.0A CN109190268B (zh) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | 一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109190268A true CN109190268A (zh) | 2019-01-11 |
| CN109190268B CN109190268B (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=64910109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811059567.0A Active CN109190268B (zh) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | 一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109190268B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117554107A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-13 | 江苏拓米洛高端装备股份有限公司 | 环境箱的最佳风速分布的确定方法、送风装置和环境箱 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106951977A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-07-14 | 中能电力科技开发有限公司 | 一种基于尾流效应的风速预测模型的构建方法 |
| CN108407746A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-17 | 北京汽车股份有限公司 | 汽车前格栅结构优化方法及系统 |
-
2018
- 2018-09-12 CN CN201811059567.0A patent/CN109190268B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106951977A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-07-14 | 中能电力科技开发有限公司 | 一种基于尾流效应的风速预测模型的构建方法 |
| CN108407746A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-17 | 北京汽车股份有限公司 | 汽车前格栅结构优化方法及系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117554107A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-13 | 江苏拓米洛高端装备股份有限公司 | 环境箱的最佳风速分布的确定方法、送风装置和环境箱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109190268B (zh) | 2023-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106786788B (zh) | 一种计及风电场脱网约束的电网风电送出能力评估方法 | |
| CN105790278B (zh) | 基于改进粒子群算法的光伏电站站内多目标无功优化方法 | |
| CN109190268A (zh) | 一种考虑风速衰减率的防尘罩格栅尺寸设计方法 | |
| CN106385055B (zh) | 一种含分布式电源的配电网安全校核方法 | |
| CN207884169U (zh) | 一种电气设备防尘箱 | |
| CN102790398B (zh) | 风电场并入电网的并网点总无功功率控制能力的确定方法 | |
| CN104917303B (zh) | 取电装置及包括该取电装置的无人直升机 | |
| CN204117767U (zh) | 一种海上风力发电用干式变压器 | |
| CN116488253A (zh) | 一种变流器并网新能源外送系统功率传输能力评估方法 | |
| Zhang et al. | Wind farm transmission line capacity increase based on dynamic matching of wind turbine power and line current-carrying characteristics | |
| CN207146944U (zh) | 一种电力匮乏地区太阳能热水装置 | |
| CN208623190U (zh) | 一种基于物联网用电网传输控制箱 | |
| CN206948191U (zh) | 一种风冷双馈变流器 | |
| CN207093405U (zh) | 一种节能环保负压风机 | |
| CN205883078U (zh) | 水上光伏逆变器系统 | |
| CN205846511U (zh) | 一种散热防雷的箱式变电站 | |
| CN203368338U (zh) | 一种新型光伏逆变器 | |
| CN109003781B (zh) | 一种变压器防絮罩及其网孔尺寸设计方法 | |
| CN204441030U (zh) | 一种高过载配电变压器的低温保护结构 | |
| CN210985385U (zh) | 变电站设备降温装置 | |
| CN205901680U (zh) | 一种光伏系统光伏组件侧防雷装置 | |
| CN205242879U (zh) | 新式光伏瓦 | |
| CN205484458U (zh) | 一种电力计量箱的散热结构 | |
| CN207719670U (zh) | 一种快速散热式户外变电站 | |
| CN208781643U (zh) | 一种变压器保护装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |