带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法及装置

摘要

一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法及装置，该方法包括步骤：测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲洗时的冲洗流量值以及冲洗水压值；根据所述冲洗流量值、所述冲洗水压值确定流量系数。根据本发明方案所得的流量系数能够在一定程度上反映带电水冲洗设备喷嘴的结构以及光洁度等信息，从而可以根据该流量系数对喷嘴是否合格进行评估，从而可以在无需布设大量复杂设备的情况下就可以对喷嘴合格情况的评估提供参考，从而可以快速方便、系统地测量带电水冲洗喷嘴流量系数，提高对带电水冲洗喷嘴合格评估的准确率。

说明书

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别涉及一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量方 法以及一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置。

背景技术

输变电设备外绝缘的大面积污闪是我国电力系统安全运行的主要威胁之 一，污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐 溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力 场作用下出现的强烈放电现象。为了确保电力系统运行的安全性，需要做一些 防污闪的措施以防止污闪事故的发生，目前所采用的比较有效的防污闪措施是 带电水冲洗变电站及输电线路电瓷或玻璃外绝缘。带电水冲洗是指在高压设备 正常运行的情况下，利用一定电阻率的水，保持一定的水压和安全距离等条件， 使用专门的泵水机械装置，对有污秽的电气设备绝缘部分进行冲洗清污的作业 方法。

喷嘴是带电水冲洗的重要装置，直接决定了水柱性能参数和带电水冲洗效 果。目前判断带电水冲洗喷嘴是否合格主要采用机械检测方法，包括喷嘴角度、 内部光洁度等方面，评判喷嘴结构设计和喷嘴内部光洁度需要借助大量复杂的 机械工具，不仅评判过程复杂，而且喷嘴内部的光洁度并不易测量，从对带电 水冲洗喷嘴评价带来了很大的困难，并进而直接影响了带电水冲洗时的水柱性 能参数及冲洗效果。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种带电水冲洗 喷嘴流量系数测量装置以及一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法，其可以快 速方便、系统地测量带电水冲洗喷嘴流量系数，提高对带电水冲洗喷嘴合格率 评估的准确率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法，包括步骤：

测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲洗时的冲洗流量值以及冲洗水压 值；

根据所述冲洗流量值、所述冲洗水压值确定流量系数。

一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置，包括：设置在带电水冲洗设备水 枪上的流量计以及水压传感器，与所述流量计、所述水压传感器连接的数据采 集装置，以及与所述数据采集装置连接的处理设备，所述流量计测量带电水冲 洗设备在待测水压值下冲洗时的流量值，所述水压传感器测量所述带电水冲洗 设备在所述待测水压值下冲洗时的水压值，所述数据采集装置采集所述流量值、 所述水压值，根据所述流量值、所述水压值确定冲洗流量值、冲洗水压值，并 将所述冲洗流量值、所述冲洗水压值发送给所述处理设备，所述处理设备根据 所述冲洗流量值、所述冲洗水压值确定流量系数。

根据本发明方案，其是通过测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲洗时的 冲洗流量值以及冲洗水压值，并基于该冲洗流量值、冲洗水压值来确定流量系 数，由于流量系数能够在一定程度上反映带电水冲洗设备喷嘴的结构以及光洁 度等信息，从而可以根据该流量系数对喷嘴是否合格进行评估，从而可以在无 需布设大量复杂设备的情况下就可以对喷嘴合格情况的评估提供参考，从而可 以快速方便、系统地测量带电水冲洗喷嘴流量系数，提高对带电水冲洗喷嘴合 格评估的准确率。

附图说明

图1是本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法实施例的流程示意图；

图2是本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置实施例的结构示意图；

图3是本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置在一个具体示例中的安 装示例图。

具体实施方式

以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细阐述。

图1中示出了本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法实施例的流程示 意图。如图1所示，本实施例中的带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法包括步骤：

步骤S101：测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲洗时的冲洗流量值以及 冲洗水压值；

步骤S102：根据上述冲洗流量值、上述冲洗水压值确定流量系数。

根据本实施例中的方案，其是通过测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲 洗时的冲洗流量值以及冲洗水压值，并基于该冲洗流量值、冲洗水压值来确定 流量系数，由于流量系数能够在一定程度上反映带电水冲洗设备喷嘴的结构以 及光洁度等信息，从而可以根据该流量系数对喷嘴是否合格进行评估，从而可 以在无需布设大量复杂设备的情况下就可以对喷嘴合格情况的评估提供参考， 从而可以快速方便、系统地测量带电水冲洗喷嘴流量系数，提高对带电水冲洗 喷嘴合格评估的准确率。

如上所述，在得到流量系数后，可以根据流量系数对喷嘴的合格情况进行 评估，因此，在上述步骤S102之后，还可以包括步骤：

步骤S103：根据上述流量系数确定上述带电水冲洗设备的冲洗喷嘴在上述 待测水压值下是否合格。

在上述根据流量系数对喷嘴在上述待测水压值下是否合格进行评估时，可 以将该流量系数与某个阈值进行比较，通过流量系数距离该阈值的范围来确定 喷嘴在该待测水压值下是否合格。

其中，在上述确定冲洗流量值、冲洗水压值时，可以是直接将某次测量获 得的流量值、水压值作为上述冲洗流量值、冲洗水压值。为了确保所得的冲洗 流量值、冲洗水压值的准确性，可以是在上述待测水压值下测量上述带电水冲 洗设备冲洗时的流量值以及水压值多次，并将这多次的流量值、水压值的平均 值作为上述冲洗流量值、上述冲洗水压值。

在上述确定流量系数时，可以通过各种可能的方式来确定，在其中一种实 现方式中，可以通过下式来确定：

$Q=k{d}^2\sqrt{P}$

其中，Q表示冲洗流流量值，k表示流量系数，d表示带电水冲洗装置的冲 洗喷嘴的直径，P表示冲洗水压值。

根据上式，在理论上来说，根据喷枪的出口速度以及喷嘴面积可以得到喷 枪的理论流量为也就是说，在理想情况下，上述流量系数k可以 达到2.86，因此，在评估冲洗喷嘴的合格情况时，可以通过上述流量系数k距 离2.86的范围来确定上述带电水冲洗设备的冲洗喷嘴在上述待测水压值下是否 合格。若流量系数k距离2.86的范围在某个设定范围之内，则可以判定上述冲 洗喷嘴在上述待测水压下是合格的，否则是不合格的。

其中，在针对其他不同水压下的合格情况进行判断时，可以通过重新设定 上述待测水压值后，再执行上述过程，具体的方式在此不予赘述。在多次设定 不同的待测水压值后，结合多个待测水压值下的合格情况，从而可以对喷嘴的 总体合格情况或者质量进行有效的评估，例如该喷嘴的水压冲洗等级等等。

根据上述本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量方法，以下结合其中一个 具体过程进行详细阐述。

首先，设定需要测量喷嘴流量系数的待测水压值，然后将冲洗水压加至待 测水压值后，打开带电水冲洗设备的水枪上的水阀进行冲洗，并采集冲洗时的 流量值Q₁和水压值P₁，并将该流量值Q₁作为冲洗流量值Q、将该水压值P₁作为 冲洗水压值P。

为确保准确性，在相同的上述待测水压值下重复上述过程，测量冲洗时的 流量值和水压值N次，其中N大于等于3，得到N次的流量值Q₁、Q₂……Q_N， 以及N次的水压值P₁、P₁……P_N，并计算这N次的流量值和水压值的平均值， 并将得到的平均值作为上述冲洗流量值Q、冲洗水压值P。即将N次的流量值 Q₁、Q₂……Q_N的平均值作为上述冲洗流量值Q，将N次的水压值P₁、P₂……P_N的平均值作为上述冲洗水压值P。

将上述得到的冲洗流量值Q、冲洗水压值P代入式计算流量系数 k，其中，d表示喷嘴直径。从理论上来说，根据出口速度与喷嘴面积计算可得 到喷枪理论流量即理论上来说，流量系数k可达到2.86。

然后，根据上述得到的流量系数k，判断该流量系数k是否达标，例如距离 上述理论值2.86的距离是否在设定范围内，并可以据此评定喷嘴在上述待测水 压值下是否合格。

通过改变上述待测水压值，并重复执行上述各步骤，测量喷嘴在各不同待 测水压值下的流量系数k，从而可以评估喷嘴在各不同待测水压值下是否合格。

经过实际大量测试实验，在已经测试过的喷嘴中，流量系数k高的可达2.4 左右，已经接近理论流量，因此，流量系数k的大小是可以反映喷嘴结构和光 洁度的综合参数，因而可以通过测量流量系数k是否达标来对喷嘴是否合格进 行评估。

根据上述本发明的方法，本发明还提供一种带电水冲洗喷嘴流量系数测量 装置。图2示出了本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置实施例的结构示 意图。

如图2所示，本实施例中的带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置包括有：设 置在带电水冲洗设备水枪上的流量计201以及水压传感器202，与流量计201、 水压传感器202连接的数据采集装置203，以及与数据采集装置203连接的处 理设备204，其中，流量计201测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲洗时的 流量值，水压传感器202测量上述带电水冲洗设备在上述待测水压值下冲洗时 的水压值，数据采集装置203采集流量计201输出的流量值、水压传感器202 输出的水压值，根据该流量值、水压值确定冲洗流量值、冲洗水压值，并将所 确定的该冲洗流量值、冲洗水压值发送给处理设备204，处理设备204根据该 冲洗流量值、所述冲洗水压值确定流量系数。

根据本实施例中的方案，其是通过测量带电水冲洗设备在待测水压值下冲 洗时的冲洗流量值以及冲洗水压值，并基于该冲洗流量值、冲洗水压值来确定 流量系数，由于流量系数能够在一定程度上反映带电水冲洗设备喷嘴的结构以 及光洁度等信息，从而可以根据该流量系数对喷嘴是否合格进行评估，从而可 以在无需布设大量复杂设备的情况下就可以对喷嘴合格情况的评估提供参考， 从而可以快速方便、系统地测量带电水冲洗喷嘴流量系数，提高对带电水冲洗 喷嘴合格评估的准确率。

如上所述，在得到流量系数后，可以根据流量系数对喷嘴的合格情况进行 评估，因此，上述处理设备204，还根据上述流量系数确定上述带电水冲洗设 备的冲洗喷嘴在上述待测水压值下是否合格。

处理设备204在根据流量系数对喷嘴在上述待测水压值下是否合格进行评 估时，可以将该流量系数与某个阈值进行比较，通过流量系数距离该阈值的范 围来确定喷嘴在该待测水压值下是否合格。

其中，数据采集设备203在确定冲洗流量值、冲洗水压值时，可以是直接 将某次测量获得的流量值、水压值作为上述冲洗流量值、冲洗水压值。为了确 保所得的冲洗流量值、冲洗水压值的准确性，可以是在上述待测水压值下测量 上述带电水冲洗设备冲洗时的流量值以及水压值多次，并将这多次的流量值、 水压值的平均值作为上述冲洗流量值、上述冲洗水压值。

处理设备204在确定流量系数时，可以通过各种可能的方式来确定，在其 中一种实现方式中，可以通过下式来确定：

$Q=k{d}^2\sqrt{P}$

其中，Q表示冲洗流流量值，k表示流量系数，d表示带电水冲洗装置的冲 洗喷嘴的直径，P表示冲洗水压值。

根据上式，在理论上来说，根据喷枪的出口速度以及喷嘴面积可以得到喷 枪的理论流量为也就是说，在理想情况下，上述流量系数k可以 达到2.86，因此，在评估冲洗喷嘴的合格情况时，可以通过上述流量系数k距 离2.86的范围来确定上述带电水冲洗设备的冲洗喷嘴在上述待测水压值下是否 合格。若流量系数k距离2.86的范围在某个设定范围之内，则可以判定上述冲 洗喷嘴在上述待测水压下是合格的，否则是不合格的。

其中，在针对其他不同水压下的合格情况进行判断时，可以通过重新设定 上述待测水压值后，再执行上述过程，具体的方式在此不予赘述。在多次设定 不同的待测水压值后，结合多个待测水压值下的合格情况，从而可以对喷嘴的 总体合格情况或者质量进行有效的评估，例如该喷嘴的水压冲洗等级等等。

图3中示出了本发明的带电水冲洗喷嘴流量系数测量装置在一个具体示例 中的安装方式的示意图。图3所示中，以处理设备设置在电脑上或者是为电脑 为例进行说明。

如图3所示，流量计201与水压传感器202均设置在带电水冲洗设备水枪 上，流量计201、水压传感器202通过信号线与信号采集装置203连接，信号 采集装置203通过数据线与处理设备204连接。为了方便测试人员对处理设备 204的处理结果的查看，该处理设备204可以设置在用户交互式设备上，具体 实现时，可以通过PC机、笔记本电脑、智能终端、移动终端等各种可能的方 式来实现。其中，由于带电水冲洗测量时，管道压强高，因此，上述流量计 201可以选用高压涡轮流量计，高压涡轮流量计的耐受压强需达到10MPa或以 上，模拟量输出在4-20mA之间，流量测量的精度需达到0.5％或更高。而上述 水压传感器202可采用全不锈钢封焊结构，从而具有良好的防潮能力及优异的 介质兼容性。

为了测量流动液体的总能量，即喷嘴将带电水喷出前的总水头高度(喷嘴 前总压力)，可以将管内液体引出测量，实际测量时，基于测量精度及准确度等 要求，可以选择可测量最大压力达10Mpa或以上的水压传感器202。数据采集 装置可设置有至2-12路输入通道，采集频率在20k/s-250k/s，分辨率至少为 8位。

具体测量时，先选定测量喷嘴流量系数的待测水压值，然后将冲洗水压加 至待测水压值后，打开带电水冲洗设备的水枪上的水阀进行冲洗，数据采集装 置203采集流量计201和水压传感器202的输出值，测量时间可以设置在5-20s 之间，将采集到的5-20s之间流量计201和水压传感器202的输出电压信号分 别折算成流量值Q₁和水压值P₁，并将该流量值Q₁作为冲洗流量值Q、将该水压 值P₁作为冲洗水压值P。

为确保准确性，在相同的上述待测水压值下重复上述过程，测量冲洗时的 流量值和水压值N次，其中N大于等于3，得到N次的流量值Q₁、Q₂……Q_N， 以及N次的水压值P₁、P₂……P_N，并计算这N次的流量值和水压值的平均值， 并将得到的平均值作为上述冲洗流量值Q、冲洗水压值P。即将N次的流量值 Q₁、Q₂……Q_N的平均值作为上述冲洗流量值Q，将N次的水压值P₁、P₂……P_N的平均值作为上述冲洗水压值P。

将上述得到的冲洗流量值Q、冲洗水压值P代入式计算流量系数 k，其中，d表示喷嘴直径。从理论上来说，根据出口速度与喷嘴面积计算可得 到喷枪理论流量即理论上来说，流量系数k可达到2.86。

然后，根据上述得到的流量系数k，判断该流量系数k是否达标，例如是否 距离上述理论值2.86的距离是否在设定范围内，并可以据此评定喷嘴在上述待 测水压值下是否合格。

通过改变上述待测水压值，并重复执行上述各步骤，测量喷嘴在各不同待 测水压值下的流量系数k，从而可以评估喷嘴在各不同待测水压值下是否合格。

经过实际大量测试实验，在已经测试过的喷嘴中，流量系数k值高的可达 2.4左右，已经接近理论流量，因此，流量系数k的大小是可以反映喷嘴结构和 光洁度的综合参数，因此，可以通过测量流量系数k是否达标来对喷嘴是否合 格进行评估。

根据上述本发明方案，其避免或者说摒弃了目前的借助大量复杂的机械工 具直接评判喷嘴结构设计和喷嘴内部光洁度的方式，而且喷嘴内部光洁度没有 评定标准，不便直接评判喷嘴结构设计和光洁度，而是通过测量带电水冲洗喷 嘴流量系数，根据测量所得的流量系数来带电水冲洗喷嘴是否合格进行评估， 提供了一种可行且简便的带电水喷嘴评定方式。此外，本发明方案中，通过采 用流量计、水压传感器、数据采集装置、处理设备测量冲洗流量值和冲洗水压 值，响应足够速度快，可以实时采集带电水冲洗的水流量和水压强，方便确定 不同待测水压值下的喷嘴系数，从而可以据此系统地对喷嘴是否合格进行评定， 可以系统地评定喷嘴合格的压强范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。