[發明專利]分子模擬分析棕櫚油或植物絕緣油熱解反應路徑的方法及用于變壓器油DGA熱故障診斷

在審

• 申請號: 202110632801.X
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113358686A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 鄭含博;李煦帆;鳳永吉;楊杭;呂偉杰
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N27/60;G01N21/3577;G16C10/00
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

1.一種基于分子模擬分析棕櫚油熱解反應路徑和變壓器用植物絕緣油DGA故障診斷用的特征產物反應路徑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：在分子模擬軟件內構建甘油三棕櫚酸酯，甘油三硬脂酸酯，甘油三油酸酯和甘油三亞油酸酯的分子模型，并以B3LYP-D3(BJ)/6-311G(d，p)的泛函和基組級別進行結構優化，獲得分子能量最低時的穩定結構；

步驟2：運用B3LYP-D3(BJ)/6-311+G(d，p)方法，對步驟1優化得到的分子結構做進一步的能量計算和頻率振動計算，從而得到分子范德華表面的靜電勢分布以及各分子的紅外光譜，并將計算得到的紅外光譜與數據庫中的紅外光譜作對比，驗證有效性；

步驟3：構建以甘油三棕櫚酸酯，甘油三硬脂酸酯，甘油三油酸酯和甘油三亞油酸酯分子組成的棕櫚油體系分子模型，并進行結構優化，獲取最小能量體系構象，并根據實際密度、溫度對棕櫚油分子體系的密度、初始溫度進行設定調整；

步驟4：對調整完畢的棕櫚油體系分子模型以及分別對各個甘油三酯分子模型利用ReaxFF力場進行反應分子動力學計算，得到1800K-3200K溫度下，棕櫚油熱解生產生物柴油的反應路徑和變壓器用植物絕緣油DGA故障診斷用的特征產物主要反應路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，分子范德華表面靜電勢分布計算，是通過量子化學軟件Gaussian在結構優化好的分子模型上，進一步計算分子的電子總能量，從而利用Multiwfn軟件的定量分子表面分析功能，得到分子表面的靜電勢分布，并利用VMD軟件對其進行可視化處理。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，構建以甘油三棕櫚酸酯，甘油三硬脂酸酯，甘油三油酸酯和甘油三亞油酸酯分子組成的棕櫚油體系分子模型后，使棕櫚油體系模型在NVT系綜下進行弛豫，獲得最小能量體系結構構象。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，對調整完畢的棕櫚油體系分子模型以及分別對各個甘油三酯分子模型利用ReaxFF力場進行反應分子動力學計算，ReaxFF力場的系統能量貢獻分配如下：

E_system＝E_bond+E_tors+E_over+E_under+E_lp+E_val+E_pen+E_coa+E_vdWaals+E_coulomb+E_Specific

其中，E_bond為原子間距離的函數，代表著原子間的鍵能；E_tors代表著二面角扭轉的能量；E_over和E_under分別代表著基于原子價規則的過配位能量校正和低配位能量校正；E_lp表示孤對電子能量；E_val，E_pen和E_coa分別表示共價鍵角彎曲的能量，一個原子共享兩個雙鍵破壞系統穩定的懲罰能量和三點共軛作用能量；E_vdWaals和E_coulomb分別表示不考慮鍵級BO的所有非近鄰原子間的范德華作用和靜電作用貢獻的能量；E_specific表示對于特定分子體系下的特殊能量貢獻，如四點共軛作用，氫鍵和C₂校正影響下的能量部分。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，反應分子動力學計算包括單分子熱解模擬和棕櫚油體系熱解模擬。