水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法。
【背景技術】
[0002]磁軛、磁極是水輪發(fā)電機的關鍵部件，大型水輪發(fā)電機的磁軛和磁極常常采用鋼板沖片疊裝而成，其磁軛、磁極沖片的重量約占水輪發(fā)電機轉子總重量的50?65%，是水輪發(fā)電機的關鍵部件。對水輪發(fā)電機尤其是抽水蓄能水輪發(fā)電機而言，由于調峰的需要面臨著周期性啟停機運行的問題。在機組啟停機運行階段，磁極磁軛裝配用T尾部分徑向方向承受著最小值為零的周期性離心力作用，高周次的運行可能會造成磁軛、磁極裝配T尾部分的材料發(fā)生疲勞破壞，影響機組運行的安全性。因此，在實驗室環(huán)境下進行模擬實驗，利用零/最大離心力/零周期性載荷作用于磁軛磁極裝配模擬件，測定給定周期性最大離心力下磁軛磁極裝配模擬件的疲勞周次，可以真實的反映水輪發(fā)電機磁軛磁極裝配件的安全運行周次，對于對磁軛磁極裝配在該類周期性離心力下的運行周次進行準確可靠的評估預測，對于水輪發(fā)電機可靠運行壽命的預測以及磁極磁軛裝配結構的優(yōu)化具有十分重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出了水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法，可以在實驗室條件下準確模擬在機組周期性啟停機情況下施加在水輪發(fā)電機磁軛磁極裝配結構上承受的周期性載荷，以評價該類磁軛磁極裝配結構的壽命安全。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法，該方法包括如下步驟:
[0005](I)磁極組疊裝壓實:依次將磁極沖片疊裝組成磁極組；將磁極壓片疊放在磁極組正面，將磁極擋片疊放在磁極組背面，利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合使磁極壓片和磁極擋片將磁極組壓實；
[0006](2)磁軛模擬件和磁極組裝配:將磁軛模擬件和磁極組的齒部和槽部相扣安裝在一起；在磁軛模擬件正面疊放磁軛擋片，并利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合裝配固定磁軛模擬件和磁極組的相對位置；
[0007](3)磁軛-磁極組裝配件加載試驗:在磁極組上部和磁軛模擬件下部施加隨時間t周期性從O到給定最大力F變化的交變載荷，記錄給定最大力F作用下磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞的時間t，將時間t與疲勞試驗機加載頻率f相乘轉化得到磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞時的加載周次N;
[0008](4)改變給定最大力F的數值，重復步驟(3)進行試驗，獲得多組(F，N)數據點，繪制F-N曲線，根據繪制得到曲線給出磁極組和磁軛模擬件對應給定最大力Fl下的加載周次NI，即為水輪發(fā)電機組磁軛磁極在對應離心力下能承受的啟停機次數。
[0009]技術效果
[0010]本發(fā)明可以在實驗室環(huán)境下進行模擬實驗，根據抽水蓄能機組水輪發(fā)電機磁軛和磁極的掛裝裝配方式，設計用于模擬實驗的磁極組和磁軛模擬件，利用雙頭螺柱、螺母、墊圈、彈簧墊圈組合裝配磁極組和磁軛模擬件，將磁極組-磁軛模擬件裝配安裝在疲勞試驗機上并施加載荷，載荷為最小力為零的等幅值周期性載荷，檢查并記錄相應幅值載荷下磁軛磁極裝配模擬件在不發(fā)生破壞前提下能夠承受的試驗周次。根據記錄得到的最大載荷及對應的磁軛磁極裝配模擬件試驗周次數據，繪制最大載荷-試驗周次曲線。利用得到的最大載荷-試驗周次曲線，給出磁極組和磁軛模擬件對應給定最大力下的加載周次，即為水輪發(fā)電機組磁軛磁極在對應離心力下能承受的啟停機次數。
[0011]該方法基于抽水蓄能機組水輪發(fā)電機機組周期性啟停機情況下(正向/反向旋轉過程)磁軛和磁極組掛裝處的T尾裝配受力情況，利用低成本同樣掛裝形式的磁極組和磁軛模擬件，在實驗室條件下控制調整疲勞試驗機的載荷形式，模擬在機組在對應載荷下發(fā)生破壞的試驗周次。該方法磁極組和磁軛模擬件相比真機成本極低且反應真實裝配形式，且利用疲勞試驗機可實現周期性載荷的精確可控調整，可以在實驗室條件下獲得真機磁極組和磁軛裝配形式承受周期性載荷試驗周次的能力，對于對磁軛磁極裝配在該類周期性離心力下的運行周次進行準確可靠的評估預測和水輪發(fā)電機可靠運行壽命的預測，以及磁極磁軛裝配結構的優(yōu)化具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0012]圖1是模擬磁極件正視圖。
[0013]圖2是磁軛磁極模擬裝配件測試示意圖。
[0014]圖3是磁軛磁極模擬裝配件所受力示意圖。
[0015]圖4是磁軛磁極模擬裝配件最大力試驗周次曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述
[0017]水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法，其特征是:該方法包括如下步驟:
[0018](I)磁極組疊裝壓實:依次將磁極沖片疊裝組成磁極組I ;將磁極壓片2疊放在磁極組I正面，將磁極擋片3疊放在磁極組I背面，利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合使磁極壓片2和磁極擋片3將磁極組I壓實，如圖1所示。
[0019](2)磁軛模擬件和磁極組裝配:將磁軛模擬件4和磁極組I的齒部和槽部相扣安裝在一起；在磁軛模擬件4正面疊放磁軛擋片5，并利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合裝配固定磁軛模擬件4和磁極組I的相對位置，如圖2所示。
[0020](3)磁軛-磁極組裝配件加載試驗:在磁極組上部和磁軛模擬件下部施加隨時間t周期性從O到給定最大力F變化的交變載荷，如圖3所示，記錄給定最大力F作用下磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞的時間t，將時間t與疲勞試驗機加載頻率f相乘轉化得到磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞時的加載周次N ;
[0021](4)改變給定最大力F的數值，重復步驟(3)進行試驗，獲得多組(F，N)數據點，繪制F-N曲線，如圖4所示，根據繪制得到曲線給出磁極組和磁軛模擬件對應給定最大力Fl下的加載周次NI，即為水輪發(fā)電機組磁軛磁極在對應離心力下能承受的啟停機次數。
【主權項】
1.一種水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法，其特征是:該方法包括如下步驟: (1)磁極組疊裝壓實:依次將磁極沖片疊裝組成磁極組；將磁極壓片疊放在磁極組正面，將磁極擋片疊放在磁極組背面，利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合使磁極壓片和磁極擋片將磁極組壓實； (2)磁軛模擬件和磁極組裝配:將磁軛模擬件和磁極組的齒部和槽部相扣安裝在一起；在磁軛模擬件正面疊放磁軛擋片，并利用三組雙頭螺栓、螺母、平墊圈、彈簧墊圈組合裝配固定磁軛模擬件和磁極組的相對位置； (3)磁軛-磁極組裝配件加載試驗:在磁極組上部和磁軛模擬件下部施加隨時間t周期性從O到給定最大力F變化的交變載荷，記錄給定最大力F作用下磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞的時間t，將時間t與疲勞試驗機加載頻率f相乘轉化得到磁極組和磁軛模擬件發(fā)生破壞時的加載周次N; (4)改變給定最大力F的數值，重復步驟(3)進行試驗，獲得多組(F，N)數據點，繪制F-N曲線，根據繪制得到曲線給出磁極組和磁軛模擬件對應給定最大力Fl下的加載周次NI，即為水輪發(fā)電機組磁軛磁極在對應離心力下能承受的啟停機次數。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水輪發(fā)電機磁軛磁極承受最大啟停機次數模擬實驗方法，可以通過利用低周疲勞試驗機在磁軛磁極模擬裝配件上施加最小載荷為零的周期性拉力，模擬水輪發(fā)電機在額定轉速或飛逸轉速運行階段的啟停機階段承受的周期性離心力，并通過不同周期性最大拉力的調整，獲得對應的磁軛磁極模擬件的疲勞破壞周次，從而獲得水輪發(fā)電機真機磁軛磁極在額定轉速或飛逸轉速工作模式下的啟停機次數預測，并指導磁軛磁極連接T尾的結構優(yōu)化，為包括抽水蓄能機組在內的大型水輪發(fā)電機可靠啟停機次數壽命預測提供數據支持。
【IPC分類】G01M13/00
【公開號】CN105181323
【申請?zhí)枴緾N201510654766
【發(fā)明人】李景, 文道維, 李長虹, 趙鵬, 賈朋剛, 劉玉鑫, 程廣福
【申請人】哈爾濱電機廠有限責任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月12日