本發(fā)明涉及一種發(fā)電機定子線棒熱水流實驗?zāi)M裝置及實驗方法。

背景技術(shù)：

作為發(fā)電機最重要的組成部分之一，定子線棒的冷卻一直是人們關(guān)注和研究的焦點。從最初的空氣冷卻、水內(nèi)冷卻再到氫氣冷卻，定子線棒的冷卻方式經(jīng)歷了非常大的變化。由于水冷卻方式的安全可靠以及高效便捷等諸多優(yōu)點，在我省221臺統(tǒng)調(diào)機組中，大部分發(fā)電機組定子線棒采用水內(nèi)冷冷卻方式，尤其是在主流的300MW、600MW、1000MW發(fā)電機組中。

水內(nèi)冷發(fā)電機組有一整套水冷卻系統(tǒng)，運行維護過程中需要重點監(jiān)視冷卻水的電導(dǎo)率和PH值、總進水壓力和流量、定子繞組層間溫度及繞組出水溫度等數(shù)據(jù)，尤其是對水質(zhì)有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。DL/T1164-2012《汽輪發(fā)電機運行導(dǎo)則》規(guī)定進入發(fā)電機空心銅導(dǎo)線的內(nèi)冷水水質(zhì)應(yīng)符合：水質(zhì)透明純凈，無機械混雜物，25℃時水的PH值為8.0-9.0，25℃時水的電導(dǎo)率為0.4us/cm～2us/cm，含銅量應(yīng)不大于20ug/L。然而，由于部分電廠區(qū)域環(huán)境和配套設(shè)置的不完善以及機組運行維護水平的薄弱不足和重視程度不夠，導(dǎo)致很難完全滿足標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)冷水水質(zhì)的諸多嚴(yán)苛要求，而電導(dǎo)率的偏高或PH值的偏低會加速銅線棒的腐蝕以及氧化銅等沉淀物的含量增加，并隨著時間的累積，逐漸附著在銅線棒內(nèi)，無法被濾網(wǎng)濾除，導(dǎo)致線棒的堵塞，以致水流量下降和壓力升高，定子線棒冷卻效果無法滿足要求，線棒的運行溫度偏高甚至超過正常值，嚴(yán)重時會燒壞線棒導(dǎo)致機組停機。

采用發(fā)電機定子線棒熱水流實驗是在機組停機時不破壞水系統(tǒng)的情況下，分別加熱定子線棒至均勻溫度、將定子水系統(tǒng)冷卻，最后通水冷卻定子線棒，并讀取線棒層間溫度及出水溫度等數(shù)據(jù)。通過進行此項實驗，華電鄒縣、國電山東菏澤等電廠發(fā)現(xiàn)了線棒水流量異常的問題，并及時有效地進行了處理，但在其他一些電廠由于實驗數(shù)據(jù)的區(qū)分度不足且缺乏權(quán)威的判斷標(biāo)準(zhǔn)，無法給出明確的處理結(jié)論，使得該項實驗遭到電廠詬病，影響其推廣應(yīng)用。因此，開展發(fā)電機定子線棒熱水流實驗的定量判據(jù)研究尤為重要。另一方面，現(xiàn)場實驗涉及到電廠的汽機、電氣、熱工等多個班組，需要完成氫冷電機和輔汽加熱等部分的DCS遠(yuǎn)動控制、定子進水和反沖洗等閥門的就地閉合操作、流量壓力溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視、定子出水溫度和層間溫度等實驗數(shù)據(jù)的調(diào)取處理等多流程操作，單次實驗耗時4至5小時，現(xiàn)場實驗工作的復(fù)雜性較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種發(fā)電機定子線棒熱水流實驗?zāi)M裝置及實驗方法，本發(fā)明通過設(shè)置獨立的熱水箱和冷水箱并配合水泵及加熱裝置，能夠進行各種流量、溫度條件的發(fā)電機熱水流模擬實驗，對于研究流量、環(huán)境溫度、實驗溫差等因素對熱水流實驗的影響具有較強的操作性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種發(fā)電機定子線棒熱水流實驗?zāi)M裝置，包括定子線棒、熱水回路、冷水回路、測溫元件和數(shù)據(jù)采集器，其中，所述定子線棒進水端連接熱水回路、冷水回路的出水口，所述定子線棒的出水管路連接主回路水泵，所述主回路水泵連接熱水回路、冷水回路的進水口；

所述定子線棒的進水端設(shè)置有流量計，熱水回路、冷水回路以及定子線棒的進水端和出水端均設(shè)置有測溫元件，所述數(shù)據(jù)采集器獲取所有測溫元件以及流量計的測試值。

所述熱水回路包括熱水箱、加熱裝置、熱水回路水泵和閥門，所述加熱裝置對熱水箱進行加熱，所述熱水箱通過管路與定子線棒和主回路水泵連接，所述加熱裝置和熱水箱的連接管路上設(shè)置有閥門與熱水回路水泵。

所述冷水回路包括冷水箱和閥門，所述冷水箱通過管路與定子線棒和主回路水泵連接，所述管路上設(shè)置有閥門。

所述測溫元件為熱電偶。

所述定子線棒為內(nèi)部無堵塞的單根發(fā)電機定子線棒。

所述熱水箱和冷水箱的容積大于30L。

基于上述模擬裝置的實驗方法，包括以下步驟：

1)確定發(fā)電機定子線棒熱水流實驗流量與溫差，并將流量和溫度傳輸至數(shù)據(jù)采集器并讀取；

2)開啟熱水回路水泵和閥門，將熱水箱的水加熱至設(shè)定溫度；

3)關(guān)閉熱水回路水泵和閥門，開啟主回路水泵和閥門，調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，用熱水箱的熱水加熱定子線棒，直至定子線棒出水溫度達到設(shè)定值；

4)關(guān)閉主回路水泵，切換閥門，開啟主回路水泵，用冷水箱的冷水循環(huán)冷卻定子線棒，直至定子線棒出水溫度不再變化，實時存儲溫度和流量數(shù)據(jù)；

5)關(guān)閉主回路水泵和所有閥門，實驗結(jié)束；

6)進行數(shù)據(jù)分析，確定下一組實驗條件，重復(fù)步驟1)-5)。

本發(fā)明的有益效果為：

通過設(shè)置獨立的熱水箱和冷水箱并配合水泵及加熱裝置，本發(fā)明能夠進行各種流量、溫度條件的發(fā)電機熱水流模擬實驗，對于研究流量、環(huán)境溫度、實驗溫差等因素對熱水流實驗的影響具有較強的操作性；

完全模擬現(xiàn)場實驗，而實驗操作簡單便捷、中間過程少，實驗安全可靠；數(shù)據(jù)采集精度和實時性高，實驗數(shù)據(jù)實時顯示，分析更加直觀便利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明發(fā)電機定子線棒熱水流模擬實驗裝置示意圖；

其中，1.定子線棒，2.熱水箱，3.冷水箱，4.熱水回路水泵，5.主回路水泵，6.加熱裝置，7.熱水箱進水閥門，8.冷水箱進水閥門，9.熱水箱出水閥門，10.冷水箱出水閥門，11.定子線棒出水閥門，12.熱水回路閥門，13.熱水箱測溫元件，14.冷水箱測溫元件，15.定子線棒進水測溫元件，16.定子線棒出水測溫元件，17.流量計，18.管路，19.高速數(shù)據(jù)采集儀。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，一種發(fā)電機定子線棒1熱水流實驗?zāi)M裝置，包括定子線棒1、連接水箱和定子線棒的管路18、水泵4和5、熱水箱2和冷水箱3、水箱測溫元件13和14、定子線棒測溫元件15和16、流量計17、實時采集測量數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)采集儀19以及調(diào)節(jié)流向或流量的熱水箱進水閥門7、冷水箱進水閥門8、熱水箱出水閥門9、冷水箱出水閥門10、定子線棒出水閥門11、熱水回路閥門12；

所述定子線棒通過水泵、管路和閥門與儲水裝置連接；所述儲水裝置包括一個冷水箱和一個熱水箱，2個水箱容積大于30L；所述管路連接所有水回路，包括主回路和熱水回路；所述水泵包括2個水泵，分別設(shè)在主回路和熱水回路；所述加熱裝置為快速加熱電器，用于將熱水箱的水加熱到一定溫度；所述閥門設(shè)在水回路中，用于控制水回路的開關(guān)狀態(tài)和流通方向；所述測量元件包括1個流量計和4個熱電偶，用于測量水回路流量、冷水箱溫度、熱水箱溫度、定子線棒進水溫度、定子線棒出水溫度；所述高速數(shù)據(jù)采集儀采集測量元件的5組數(shù)據(jù)并連接電腦進行分析。

所述定子線棒為經(jīng)過清洗且其內(nèi)部無堵塞的單根發(fā)電機定子線棒。

所述測量元件精度和靈敏度滿足實驗測量要求。

所述高速數(shù)據(jù)采集儀能夠?qū)崟r采集溫度和流量數(shù)據(jù)，并具備存儲功能。

本發(fā)明發(fā)電機4鐵損實驗裝置的實驗方法，具體步驟如下：

1)確定發(fā)電機定子線棒1熱水流實驗條件，即實驗流量、實驗溫差等，將流量和溫度數(shù)據(jù)傳輸至高速數(shù)據(jù)采集儀19并最終讀取到電腦；

2)開啟熱水回路水泵4和閥門12，將熱水箱2的水加熱至設(shè)定溫度；

3)關(guān)閉熱水回路水泵4和閥門12，開啟主回路水泵5和閥門7、閥門9、閥門11，調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，用熱水箱2的熱水加熱定子線棒1，直至定子線棒1出水溫度達到設(shè)定值；

4)關(guān)閉主回路水泵5，關(guān)閉閥門7、閥門9，開啟閥門8、閥門10，開啟主回路水泵5，用冷水箱3的涼水循環(huán)冷卻定子線棒1，直至定子線棒1出水溫度不再變化，實時存儲溫度和流量數(shù)據(jù)；

5)關(guān)閉主回路水泵5和所有熱水箱進水閥門7、冷水箱進水閥門8、熱水箱出水閥門9、冷水箱出水閥門10、定子線棒出水閥門11、熱水回路閥門12，拆除接線，實驗結(jié)束；

6)進行數(shù)據(jù)分析，確定下一組實驗條件，重復(fù)以上步驟。

本發(fā)明的工作原理:

基于發(fā)電機定子線棒熱水流實驗在電廠開展過程中具有較大的復(fù)雜性以致不利于進行深入地實驗研究，主要設(shè)計了一套模擬實驗裝置，設(shè)置獨立的熱水箱2和冷水箱3分別向定子線棒1提供實驗循環(huán)水，熱水箱2的溫度控制通過加熱裝置6、熱水回路水泵4、熱水回路閥門12實現(xiàn)，定子線棒1與熱水箱2及冷水箱3間的管路18通過水泵5進行通流，各組實驗數(shù)據(jù)通過高速數(shù)據(jù)采集儀19實時傳輸至電腦終端以便分析，閥門間的開啟關(guān)閉在各實驗步驟中操作，所有實驗過程均為就地操作，完全模擬現(xiàn)場實驗，簡單便捷實時高效，對于深入研究流量、環(huán)境溫度、溫差等實驗因素對實驗效果和穩(wěn)定性的研究以及形成科學(xué)實用的實驗體系及判據(jù)具有十分重要的意義。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。