本發(fā)明涉及一種對大型汽輪發(fā)電機軸流風扇效率及功耗的確定方法，適用于大型汽輪發(fā)電機，屬于發(fā)電機總體設計內(nèi)的通風冷卻技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
當前，大型汽輪發(fā)電機的設計及運行效率較高，通常為99％左右，約1％的發(fā)電機損耗，通常包含定轉(zhuǎn)子繞組的銅耗、定子鐵耗、機械損耗以及附加損耗等。其中，風扇損耗是機械損耗的重要組成部分，對其效率及功耗進行準確計算，具有十分重要的工程意義。風扇的功耗可通過式(1)計算得到：式中：Pz表示風扇功耗(KW)，Δp表示風扇靜壓升(Pa)，Q表示風扇流量(m3/s)，η表示風扇效率。對式(1)稍加變形，即可得到風扇效率的定義式。一般而言，在葉輪機械領(lǐng)域，風扇效率往往是研究者感興趣的重要性能參數(shù)之一，在進行試驗測試時，Pz、ΔP、Q三者為可測量，從而根據(jù)式(1)確定風扇在不同工況下的效率。但在汽輪發(fā)電機領(lǐng)域，由于在其設計制造過程中，風扇往往直接熱套在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，而發(fā)電機運行或廠內(nèi)試驗時，由汽輪機或大功率拖動電機驅(qū)動，風扇隨轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動。因此，較難精確地把風扇的功耗從拖動電機功率中分離出來。換句話說，由于此時Pz、η二者均為未知量，因此無法用式(1)來確定風扇的效率。這就意味著必須尋求另外一種方法來求取風扇的效率，進而可通過式(1)來確定發(fā)電機風扇的功耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在汽輪發(fā)電機領(lǐng)域確定發(fā)電機風扇的功耗為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種大型汽輪發(fā)電機軸流風扇的效率和功耗確定方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步、測量得到軸流風扇的進口靜壓P1、進口溫度T1、出口靜壓P2、出口溫度T2；第二步、計算軸流風扇的效率η，式中：a、b、c分別為考慮軸承軸封摩擦損失、泄漏損失、風扇外殼散熱損失的修正系數(shù)，T2s為等熵出口溫度，式中：k為氣體絕熱常數(shù)，Cp為空氣的定壓比熱，υ1為軸流風扇入口處氣體在壓力P1、溫度T1狀態(tài)下的比容；第三步、計算軸流風扇的功耗Pz，式中：ΔP為軸流風扇靜壓升，Q為軸流風扇的流量。采用本發(fā)明后只要測量出風扇的進、出口壓力，以及進、出口溫度，而無需知道風扇的功耗，即可推算出風扇的效率，進而可以根據(jù)測試得到的風扇進、出口壓差以及流量，然后可進一步得到風扇的功耗。本發(fā)明采用熱力學法確定大型汽輪發(fā)電機風扇效率和功耗，克服了目前汽輪發(fā)電機行業(yè)中由于風扇功耗現(xiàn)場較難測試，進而無法準確確定風扇效率的局面，具有一定的工程應用價值。具體實施方式本發(fā)明采用熱力學方法確定汽輪發(fā)電機風扇效率及功耗，其技術(shù)原理如下：熱力學法主要是測量以進出口壓力、溫度等較為方便測量的物理量來替代軸功率、流量等不易測量的物理量，進而計算得到流體機械效率的方法。熱力學法較早成功運用于泵效率的測量，近年來該方法亦用于電站鍋爐風機等效率測量，獲得了滿足工程精度要求的結(jié)果，為提高風機運行的經(jīng)濟性和可靠性提供依據(jù)，但未見在汽輪發(fā)電機行業(yè)有應用的文獻報道。根據(jù)熱力學原理，理想氣體在風扇葉片流道內(nèi)的流動為等熵壓縮過程，實際上，由于氣體黏性和可壓縮性的存在，葉片流道內(nèi)的流動是不可逆壓縮過程，這些流動損失轉(zhuǎn)化為熱能，且絕大部分為氣體所吸收帶走，因此，其溫度要高于等熵壓縮過程的出口溫度。這樣，只需要測量風扇進出口溫度和壓差就可以計算求得風扇效率。從熱力學原理推導風扇效率的一般表達式為：式中：(h2s-h1)為等熵壓縮過程的焓升，(h2-h1)為實際過程的焓升，h1、h2分別為氣體在軸流風扇進、出口處的焓，h2s為按等熵壓縮過程達到實際軸流風扇出口靜壓P2時的焓，c1、c2分別為氣體在軸流風扇進、出口處的平均速度，z1、z2分別為軸流風扇進、出口處的高度，g為重力加速度，Ex為軸流風扇軸提供的能量中，未被氣體帶走的外部損失，包括軸承軸封摩擦損失、泄漏損失、以及風扇外殼散熱損失。對于一般汽輪發(fā)電機而言，其多級軸流風扇進出口處于同一高度，軸流風扇進出風面積基本不變，由于氣體流經(jīng)風扇的溫差很小，可以認為此過程的定壓比熱為常數(shù)；同時，將氣體按理想氣體處理，因此，焓為溫度的單值函數(shù)，損耗Ex按線性回歸，認為是溫差的一次函數(shù)，式(2)可簡化為：式中：T2s為等熵出口溫度，T1、T2分別為軸流風扇的進、出口溫度，a、b、c分別為考慮軸承軸封摩擦損失、泄漏損失、風扇外殼散熱損失的修正系數(shù)。對于大型汽輪發(fā)電機，一般來說軸流式風扇可忽略軸承軸封摩擦損失、泄漏損失，由于風扇進出口溫度同環(huán)境溫度相差很小，也忽略外殼散熱因素。根據(jù)熱力學原理，理想氣體等熵壓縮溫升為：式中：k為氣體絕熱常數(shù)，Cp為定壓比熱，υ1為軸流風扇入口處氣體在壓力P1、溫度T1狀態(tài)下的比容。因此，只要測量出軸流風扇的進、出口壓力，以及進、出口溫度，而無需知道風扇的功耗，即可按照式(3)、(4)推算出風扇的效率，進而可以根據(jù)測試得到的風扇進、出口壓差以及流量，然后據(jù)式(1)即可進一步得到風扇的功耗。在空氣狀態(tài)下，按空轉(zhuǎn)工況對某1100MW半速水氫氫汽輪發(fā)電機進行通風試驗(額定轉(zhuǎn)速為1500rpm)。采用多點畢托管裝置，將其安裝在風扇入口處，以測量風扇流量及進口壓力，同時在風扇出口處測量風扇的出口壓力，以及風扇進、出口空氣溫度。為了確保測試數(shù)據(jù)的可靠性，試驗分別在2種不同轉(zhuǎn)速下進行(即500rpm、600rpm兩種轉(zhuǎn)速)，每種轉(zhuǎn)速均穩(wěn)定運行半小時后，測量并記錄試驗數(shù)據(jù)。空轉(zhuǎn)條件下，分別對發(fā)電機轉(zhuǎn)速500/600rpm時的風扇進出口壓力、溫度進行測量，并采用公式(3)、(4)進行計算，計算結(jié)果如表1所示。表1通風試驗測試數(shù)據(jù)及結(jié)果注：**發(fā)電機額定工況：轉(zhuǎn)速1500rpm，冷卻工質(zhì)為98％的氫氣和2％的空氣混合物，表壓0.52MPa。