本發(fā)明涉及輸電鐵塔，具體涉及一種輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、輸電鐵塔作為電力系統(tǒng)中不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著輸送和分配電能的重要任務(wù)。由于其長期處于戶外環(huán)境中，不可避免地會遭受到各種自然環(huán)境因素的侵蝕，尤其是大氣腐蝕的影響。大氣腐蝕不僅會導(dǎo)致輸電鐵塔的物理性能下降，還可能引發(fā)一系列的安全隱患，如塔體結(jié)構(gòu)變形、強(qiáng)度降低、甚至倒塌等嚴(yán)重后果，從而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。

2、傳統(tǒng)的輸電鐵塔維護(hù)方法主要依賴于人工定期檢查和更換受損部件，這種方法缺乏實時性和預(yù)測性，往往在問題發(fā)生后才進(jìn)行處理，無法實現(xiàn)對潛在安全隱患的及時預(yù)防。此外，這種維護(hù)方式不僅耗費大量的人力物力，而且效率低下，難以滿足現(xiàn)代化電力系統(tǒng)對高效率和低成本維護(hù)的需求。

3、為了解決這一問題，科研人員和工程師們一直在探索更為有效的輸電鐵塔腐蝕壽命預(yù)測方法。目前，已有一些研究集中在輸電鐵塔的表面鍍鋅層腐蝕壽命預(yù)測和碳鋼基體腐蝕壽命預(yù)測上。這些方法通過分析材料的腐蝕速率、環(huán)境因素以及使用年限等數(shù)據(jù)，嘗試建立數(shù)學(xué)模型來預(yù)測輸電鐵塔的腐蝕壽命。然而，這些方法往往只關(guān)注單一因素，因此無法全面評估輸電鐵塔的整體腐蝕狀況和使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中針對輸電鐵塔的腐蝕壽命預(yù)測的方法僅采用單一因素建立預(yù)測模型無法全面評估輸電鐵塔的整體腐蝕狀況和使用壽命、預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的是采取下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提出了一種輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測方法，所述輸電鐵塔包括碳鋼基體以及覆蓋在所述碳鋼基體外側(cè)的鍍鋅層，所述預(yù)測方法包括：

4、獲取所述輸電鐵塔在大氣環(huán)境下的大氣環(huán)境參數(shù)、所述鍍鋅層的初始厚度和所述碳鋼基體的腐蝕厚度；

5、根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述鍍鋅層的初始厚度計算所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

6、根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述碳鋼基體的腐蝕厚度計算所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

7、將所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果和所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果之和作為所述輸電鐵塔的大氣腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果。

8、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述鍍鋅層的初始厚度計算所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果包括：

9、根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)，結(jié)合所述鍍鋅層的腐蝕速率預(yù)測模型公式，計算所述鍍鋅層的腐蝕速率；

10、根據(jù)所述鍍鋅層的初始厚度以及所述鍍鋅層的腐蝕速率，結(jié)合所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測模型公式，計算所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

11、其中，所述環(huán)境參數(shù)包括：年均溫度、年均降雨量、年均二氧化硫沉降量、年均氮化物沉降量以及粒徑≤10μm的顆粒物的年均濃度。

12、優(yōu)選地，所述鍍鋅層的腐蝕速率預(yù)測模型公式如下式所示：rzn＝0.037·t+0.049·ln(rain)-0.012·so2+0.083·no2-0.003·pm10

13、-0.006·ln(t·ln(rain)·so2)-1.961·ln(t·ln(rain)·no2)+1.452·ln(t·ln(rain)·pm10)

14、(1)

15、其中，rzn為所述鍍鋅層的腐蝕速率，t為所述年均溫度，rain為所述年均降雨量，so2為所述年均二氧化硫沉降量，no2為所述年均氮化物沉降量，pm10為粒徑≤10μm的顆粒物的年均濃度。

16、優(yōu)選地，所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測模型公式如下式所示：

17、tzn＝dzn/rzn?(2)

18、其中，tzn為所述鍍鋅層的腐蝕壽命，rzn為所述鍍鋅層的腐蝕速率，dzn為所述鍍鋅層的初始厚度。

19、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述碳鋼基體的腐蝕厚度計算所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果包括：

20、根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)，結(jié)合所述碳鋼基體的腐蝕速率預(yù)測模型公式，計算所述碳鋼基體的腐蝕速率；

21、根據(jù)所述碳鋼基體的腐蝕厚度和所述碳鋼基體的腐蝕速率，結(jié)合所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測模型公式，計算所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

22、其中，所述環(huán)境參數(shù)包括：年均溫度、年均降雨量、年均二氧化硫沉降量、年均臭氧濃度以及年均一氧化碳濃度。

23、優(yōu)選地，所述碳鋼基體的腐蝕速率預(yù)測模型公式如下式所示：

24、rst＝0.366·t+5.641·so2-0.629·o3-61.671·co-83.123·ln(t·ln(rain)·so2)

25、+37.950·ln(t·ln(rain)·co)+52.294·ln(t·ln(rain)·o3)+0.135·ln(rain)

26、(3)

27、其中，rst為所述碳鋼基體的腐蝕速率，t為所述年均溫度，rain為所述年均降雨量，so2為所述年均二氧化硫沉降量，o3為所述年均臭氧濃度，co為所述年均一氧化碳濃度。

28、優(yōu)選地，所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測模型公式如下式所示：

29、tst＝▽dst/rst?(4)

30、其中，tst為所述碳鋼基體的腐蝕壽命，rst為所述碳鋼基體的腐蝕速率，▽dst為所述碳鋼基體的腐蝕厚度。

31、優(yōu)選地，所述碳鋼基體的腐蝕厚度的獲取過程包括：

32、獲取所述碳鋼基體腐蝕前、后的構(gòu)件承載力以及所述碳鋼基體腐蝕前的初始厚度；

33、根據(jù)所述碳鋼基體腐蝕前、后的構(gòu)件承載力以及所述碳鋼基體腐蝕前的初始厚度，結(jié)合輸電鐵塔構(gòu)件承載力退化公式，計算所述碳鋼基體腐蝕后的剩余厚度；

34、由所述碳鋼基體腐蝕前的初始厚度減去所述碳鋼基體腐蝕后的剩余厚度，得到所述碳鋼基體的腐蝕厚度。

35、優(yōu)選地，所述輸電鐵塔構(gòu)件承載力退化公式如下式所示：

36、

37、ηs＝dst/dst?(7)

38、其中，dst為所述碳鋼基體的腐蝕厚度，n為所述碳鋼基體腐蝕后的構(gòu)件承載力，n0為所述碳鋼基體腐蝕前的構(gòu)件承載力，ηs為所述碳鋼基體的腐蝕減薄率，dst為所述碳鋼基體腐蝕前的初始厚度。

39、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測裝置，所述輸電鐵塔包括碳鋼基體以及覆蓋在所述碳鋼基體外側(cè)的鍍鋅層，所述預(yù)測裝置包括：

40、信息采集模塊，用于獲取所述輸電鐵塔在大氣環(huán)境下的大氣環(huán)境參數(shù)、所述鍍鋅層的初始厚度和所述碳鋼基體的腐蝕厚度；

41、數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述鍍鋅層的初始厚度計算所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果，并根據(jù)所述大氣環(huán)境參數(shù)以及所述碳鋼基體的腐蝕厚度計算所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果，將所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果和所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果之和作為所述輸電鐵塔的大氣腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果。

42、優(yōu)選地，所述信息采集模塊包括：溫度傳感器、降雨量傳感器、二氧化硫沉降量傳感器、氮化物沉降量傳感器、pm傳感器、臭氧濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器以及厚度傳感器，分別采集大氣環(huán)境中的年均溫度、年均降雨量、年均二氧化硫沉降量、年均氮化物沉降量、粒徑≤10μm的顆粒物的年均濃度、年均臭氧濃度、年均一氧化碳濃度以及所述鍍鋅層的初始厚度，并傳輸至所述數(shù)據(jù)處理模塊中。

43、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：

44、第一數(shù)據(jù)計算單元，用于根據(jù)所述大氣環(huán)境中的年均溫度、年均降雨量、年均二氧化硫沉降量、年均氮化物沉降量和粒徑≤10μm的顆粒物的年均濃度，結(jié)合所述鍍鋅層的腐蝕速率預(yù)測模型公式，計算所述鍍鋅層的腐蝕速率，并根據(jù)所述鍍鋅層的腐蝕速率以及所述鍍鋅層的初始厚度，結(jié)合所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測模型公式，計算所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

45、第二數(shù)據(jù)計算單元，用于根據(jù)所述大氣環(huán)境中的年均溫度、年均降雨量、年均二氧化硫沉降量、年均臭氧濃度以及年均一氧化碳濃度，結(jié)合所述碳鋼基體的腐蝕速率預(yù)測模型公式，計算所述碳鋼基體的腐蝕速率，并根據(jù)所述碳鋼基體的腐蝕速率以及所述碳鋼基體的腐蝕厚度，結(jié)合所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測模型公式，計算所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果；

46、第三數(shù)據(jù)計算單元，用于將所述鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果和所述碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果之和作為所述輸電鐵塔的大氣腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果。

47、優(yōu)選地，所述預(yù)測裝置還包括：預(yù)警模塊和壓力檢測模塊；

48、所述壓力檢測模塊用于獲取所述碳鋼基體腐蝕后的構(gòu)件承載力n與所述碳鋼基體腐蝕前的構(gòu)件承載力n0，并傳輸至所述數(shù)據(jù)處理模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

49、所述數(shù)據(jù)處理模塊還用于：根據(jù)所述碳鋼基體腐蝕后的構(gòu)件承載力n與所述碳鋼基體腐蝕前的構(gòu)件承載力n0之間的比值n/n0，與設(shè)定值進(jìn)行比對，當(dāng)n/n0小于等于所述設(shè)定值時，輸出預(yù)警信號；

50、所述預(yù)警模塊用于接收所述預(yù)警信號并進(jìn)行預(yù)警提示。

51、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括：至少一個處理器和存儲器；所述存儲器和處理器通過總線相連；

52、所述存儲器，用于存儲一個或多個程序；

53、當(dāng)所述一個或多個程序被所述至少一個處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上述所述的輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測方法。

54、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種可讀存儲介質(zhì)，其上存有執(zhí)行程序，所述執(zhí)行程序被執(zhí)行時，實現(xiàn)如上述所述的輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測方法。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

56、本發(fā)明提供了一種輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測方法，通過獲取并根據(jù)輸電鐵塔在大氣環(huán)境下的大氣環(huán)境參數(shù)和鍍鋅層的初始厚度，結(jié)合預(yù)測模型公式計算鍍鋅層的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果，并根據(jù)大氣環(huán)境參數(shù)以及碳鋼基體的腐蝕厚度，結(jié)合預(yù)測模型公式計算碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果，最后綜合鍍鋅層的腐蝕壽命和碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果之和，得到輸電鐵塔的大氣腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明的預(yù)測方法不僅考慮了輸電鐵塔的碳鋼基體和鍍鋅層等材料特性及結(jié)構(gòu)特點，還同時考慮了外部大氣環(huán)境因素，例如氣候條件、污染物濃度等，建立了更為全面且精確的預(yù)測方式，能夠全面、準(zhǔn)確地評估輸電鐵塔的整體腐蝕狀況和使用壽命，實現(xiàn)對輸電鐵塔大氣腐蝕壽命的準(zhǔn)確預(yù)測，對于提升電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要的實際意義。

57、本發(fā)明還提供了一種輸電鐵塔大氣腐蝕壽命預(yù)測裝置，該裝置包括信息采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，信息采集模塊獲取所述輸電鐵塔在大氣環(huán)境下的大氣環(huán)境參數(shù)、所述鍍鋅層的初始厚度和所述碳鋼基體的腐蝕厚度，并通過數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)采集的大氣環(huán)境參數(shù)以及鍍鋅層的初始厚度、碳鋼基體的腐蝕厚度，分別結(jié)合預(yù)測模型計算鍍鋅層和碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果，最后綜合鍍鋅層和碳鋼基體的腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果之和，得到輸電鐵塔的大氣腐蝕壽命預(yù)測結(jié)果。

58、本發(fā)明的預(yù)測裝置將各種預(yù)測模型集成于同一個操作系統(tǒng)中，通過實時信息采集及數(shù)據(jù)處理，綜合考慮鍍鋅層和碳鋼基體等材料特性特點以及外部大氣環(huán)境因素，建立了更全面且精確的預(yù)測模型系統(tǒng)，實現(xiàn)對輸電鐵塔大氣腐蝕壽命的準(zhǔn)確預(yù)測，操作簡單、準(zhǔn)確度高。