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唐炬教授团队在电力装备散热状态监测领域取得新进展

更新时间:2024-01-23

近日,国际著名学术期刊Advanced Science《高级科学》(IF15.1)在线发表了电气与自动化学院唐炬教授团队在电力装备散热状态监测领域取得的最新成果,论文题目为“Rotary Wind-driven Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Airflow Temperature Monitoring of Industrial Equipment”(《基于形状记忆合金的风驱摩擦电纳米发电机用于自取能气流温度监测》)。电气与自动化学院李祎副研究员、硕博连读生邓浩程为本文共同第一作者,亚星管理网登录入口肖淞副教授、湖北工业大学张晓星教授、东华大学熊佳庆教授为本文通讯作者。

1 电力装备IOTs场景

风冷散热系统已被广泛用于工业和个人设备的热管理,包括电力变压器、发电机组、计算机等。实时监测散热性能对设备运行可靠性至关重要,例如,风冷系统故障可能造成油浸式变压器等设备的温度异常和热老化。此外,下一代工业物联网(IoT)和装备数字孪生依赖海量分布式自供电传感器以实现状态信息的自感知(图1)。因此,开发装备散热系统自取能状态监测器件具有重要意义。

该研究构建了一种软接触工作模式的旋转式风驱摩擦纳米发电机(RW-TENG),利用形状记忆合金(NiTi SMA)对气流温度激励的优异热响应性能实现可调控的定转子接触面积,进一步利用器件在不同风速和温度下产生差异化的电信号实现了风温的自取能感知。如图1所示,室温下,NiTi SMA与转子叶片呈“弯曲”状态;当风温达到NiTi SMA的相变温度时,NiTi SMA恢复为“平坦”状态。作者系统优化了器件的结构参数并测试了其输出性能,发现NiTi SMA赋予RW-TENG优异的温度感知能力,所构建的油浸式变压器散热系统自取能气流温度监测装置表现出快速响应时间(109 s)、优异的抗干扰性能和长期稳定性。

2 基于NiTi SMARW-TENG的结构及工作原理

该项工作有助于实现工业设备中散热系统工作状态的自取能监测,为工业物联网的信息感知和设备智能运维提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金(52207169)和博士后创新人才支持计划(BX2021224)的资助。


论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202307382

(撰稿:华小梅 审稿:袁佳歆  责编:华小梅)